Modulare aktive Probecard zur Systemcharakterisierung von mikroelektromechanischen Sensoren am Beispiel von Gyroskopen

Abstract:
Zur Verkürzung der Entwicklungszeiten von MEMS Sensoren ist es wünschenswert, Systemtests in einer möglichst frühen Entwicklungsphase mit einer hohen Anzahl an Sensorstrukturen durchzuführen. Dazu wird das Stadium direkt nach der technologischen Fertigung der mikromechanischen Komponente genutzt, wenn sich die Sensoren noch im Waferverbund befinden. Auf Waferlevel können eine Vielzahl von Mikro- und Nanosensoren automatisiert charakterisiert werden. Die entwickelte, modular aufgebaute aktive Probecard kann mit verschiedenen Elektroniken erweitert werden. Das ermöglicht einen sehr ausgiebigen Systemtest in kurzer Zeit an jedem Sensor. Die Charakterisierung der Mikrosysteme mithilfe der aktiven Probecard wird am Beispiel von Gyroskop-Sensoren gezeigt. Mit einer entsprechenden Software können die folgenden Kenngrößen erfasst werden: Resonanzfrequenz und Güte von Drive- und Sense-System, Anregespannung und mechanische Auslenkung, mechanische Quadratur und Nulldrehrate (ZRO), die Werte für die Bias Instability (BI) und Angle Random Walk (ARW) aus der Allan-Varianz, sowie die Kapazitäten zwischen den Elektroden und der beweglichen Struktur (Coriolismasse).