Parameteridentifikation von Material und Prozessparametern im Package mit Hilfe des Stresschips

Abstract:
Die unmittelbare Detektion von thermo-mechanischen Schwachstellen in Komponenten der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik stellt nach wie vor eine große Herausforderung dar. Stand der Technik ist immer noch, in den Technologie- und Produktqualifikationen das letztendliche Versagen der AVT-Strukturen durch Überwachung von Widerstands- und Kontaktketten (Daisy-Chains) zu ermitteln. Dieser Ausfall in Form der kompletten Unterbrechung oder einer Erhöhung des elektrischen Widerstands über einen festgelegten (relativen) Grenzwert hinaus kann dabei jeweils eine Vielzahl geometrischer, werkstofflicher oder verfahrenstechnischer Ursachen haben, die sich z.T. auch noch gegenseitig beeinflussen. Mit den Kontaktketten kann die konkrete Ausfallursache nicht unmittelbar bestimmt werden. Das ist aber nötig, um die Zuverlässigkeit erhöhen zu können. Auch erzeugen die Tests mit Kontaktketten keine verlässlichen Informationen über den momentanen Zustand der AVT-Strukturen. Meist ändert sich der elektrische Widerstand erst dann merklich, wenn der Totalausfall unmittelbar bevor steht. Die Beziehung zwischen einer davor ablaufenden Widerstandsdrift und der verbleibenden Lebensdauer ist zu schwach und das Rauschen der Messgröße ist zu stark, um darauf eine Art Zustandsüberwachung gründen zu können. Im Gegensatz dazu könnten die konkreten suboptimalen Designparameter leicht identifiziert, wenn die Möglichkeit bestünde, die mechanische Spannungen zu bestimmen und zu überwachen, die während Herstellung, Test und / oder Betrieb der Komponenten in den AVT-Strukturen entstehen. Darauf aufbauend könnten dann produktspezifisch die entsprechenden Abhilfen eingeleitet werden und so eine Beseitigung der Schwachstelle herbeigeführt werden, ohne dass dafür viele weitere Tests nötig würden.