Entwicklung einer Strategie zur produktionsbegleitenden Messung in der Silizium- Mikromechanik auf der Basis von Teststrukturen - STRATEST

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Wolfram Dötzel
• Subject Area: Microsystems
• Term: from 2006 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 31927760

Die Entwicklungen in der Mikrosystemtechnik stellen die Messtechnik vor neue Herausforderungen. Messstrategien des Makroskopischen müssen der Mikroskala angepasst, neue Messstrategien müssen entwickelt, vorhandene Messverfahren müssen hinsichtlich Kalibrierung, Rückführbarkeit der Messergebnisse und Eignung als produktionsbegleitende Messtechnik erforscht und weiterentwickelt werden. Das bei diesem Anpassprozess noch existierende Defizit stellt ein Hindernis für die Überführung der labortechnischen Prototypenfertigung hin zur industriellen Produktion dar. Die Vielzahl der bereits auf dem Markt etablierten Mikrosysteme sowie die NEXUS-Roadmap 2005-2009 zeigen die große Bedeutung, die Sensoren und Aktoren aus Silizium zukommt. Bei einer großen Klasse von mikromechanischen Sensoren und Aktoren wird die eigentliche Funktion des elektromechanischen Wandlers durch Feder-Masse-Dämpfer-Systeme realisiert. Ihre Produktion erfolgt mittels verschiedener aus der Mikroelektronik adaptierter und modifizierter Technologien, die verschiedenste Abscheide- und Strukturierungsverfahren umfassen. Im Ergebnis liegen bewegliche Elemente und feststehende Strukturen sowie Schichtsysteme aus verschiedensten Materialien vor. In dem beantragten Projekt soll eine neuartige Strategie entwickelt werden, die es ermöglicht, für die genannte Klasse von Komponenten der Silizium-Mikromechanik die funktionsrelevanten Parameter und deren Schwankungen, die aus Design und technologischem Prozess herrühren, produktionsbegleitend auf Waferlevel zu messen und auf dieser Basis eine effektive Qualitätssicherung zu realisieren. Sie beruht auf der Entwicklung von Teststrukturen, die neben den eigentlich zu fertigenden Nutzstrukturen im Waferlayout vorzusehen sind und parallel mit den Nutzstrukturen prozessiert werden. Die Strategie umfasst folgende Schritte:¿ die Generierung des Designs der Teststrukturen sowie deren Platzierung im Waferlayout (unter Berücksichtigung des Designs der Nutzstruktur und ihrer funktionsrelevanten Parameter, des technologischen Ablaufs und materialspezifischer Kennwerte)¿ die numerische und analytische Beschreibung der Teststrukturen¿ die produktionsbegleitende Messung an Teststrukturen unter Nutzung verschiedener Messmethoden¿ die Zusammenführung der erhaltenen Messergebnisse im Sinne einer Parameteradaption¿ Rückschluss auf die Parameter der Nutzstruktur. Im Ergebnis soll eine Bibliothek von Standard-Teststrukturen vorliegen, die in Abhängigkeit vom Design der Nutzstruktur, deren funktionsrelevanten Parametern sowie der Technologie ausgelegt sind und die für produktionsbegleitende Messungen sowie für die Übertragbarkeit der Ergebnisse geeignet sind. Außerdem sollen allgemeingültige Richtlinien zur Durchführung der Messung an den Standard- Teststrukturen abgeleitet werden. (...)

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1159: New Strategies for Measurement and Test Techniques for Production of Microsystems and Nanostructures
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Jan Mehner