Spitzenmessplatz zur Charakterisierung von mikroelektronischen Systemen

• Fachliche Zuordnung: Elektrotechnik und Informationstechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459588797

Die antragstellende Gruppe beschäftigt sich mit mikroelektronischen Systemen und Schaltungen für hocheffiziente und kompakte Spannungsversorgungen, auch als Power Management bezeichnet. Die Systeme können vollintegriert auf einem Mikrochip (System-on-Chip) oder teilintegriert mit externen, in der Regel passiven Bauelementen in einem gemeinsamen Gehäuse (System-in-Package) vorliegen. Die Eingangsspannungen reichen von einigen Millivolt (im Fall von Energy Harvesting) bis zu einigen Volt (im Fall von Niederspannungsbatterien) und weit über 50V. Der Trend zu höheren Spannungen leitet sich aus der Notwendigkeit ab, die Wandlungsverluste zu minimieren. Aus diesem Grund verwenden Server in Rechenzentren eine Zwischenspannung von 48 V. Ebenso sind Hybrid- und Elektroautos mit einer 48-V-Batterie ausgestattet zusätzlich zum konventionellen 12-V-Bordnetz und der 400-V-Hochspannungsbatterie, die den Antriebsstrang versorgt. Die Antragsstellende Gruppe betreibt in diesem Bereich, den integrierten Hochvoltschaltungen, seit vielen Jahren Forschung. Für die messtechnischen Anforderungen kann zwischen höheren Spannungsklassen (>50V bis 200V, zukünftig bis 600V und darüber (GaN, Leistungsmodule)) und Spannungen unter 50V einschließlich konventioneller Halbleitertechnologien für Spannungen bis 5V unterschieden werden. Zur Reduzierung parasitärer Effekte durch Übergangswiderstände, Streuinduktivitäten, kapazitives Koppeln usw. werden die Mikrochips oft direkt auf die Leiterplatte aufgebracht und direkt gebondet. Darüber hinaus ist die Charakterisierung ganzer Wafer bis 200mm Durchmesser mit einer großen Anzahl von Chips vorgesehen. Alle diese Fälle sollen durch das Großgerät abgedeckt werden, dessen Basis ein hochspannungsfester Spitzenmessplatz bildet, der um einen Parameteranalysator mit Hochvolt-SMU, CV-Einheit bis 200V, 10MHz und Vorverstärker für Ströme <1fA einschließlich Schalteinheit zum Wechseln zwischen „Hochvolt“ und CV ergänzt wird. Die Ausstattung umfasst einen Zweifarb-Laser-Cutter und einen Thermal Chuck bis 200°C.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Spitzenmessplatz zur Charakterisierung von mikroelektronischen Systemen
• Gerätegruppe: 2780 Spezielle Meß- und Prüfgeräte für Halbleiter und Röhren (außer 620-659)
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Bernhard Wicht