Bei vielen MEMS lassen sich kritische Geometrie- und Materialparameter, die zerstörungsfrei nicht direkt messbar sind, aus den Ergebnissen einer Schwingungsmessung ableiten. Beispiele sind die Membran-Dickenbestimmung bei MEMS Drucksensoren oder die Messung der Federdicke bei MOEMS Fabry-Perot Interferometern, die als durchstimmbare IR-Filter verwendet werden.
Der Ablauf ist komplett automatisierbar: Auf einer automatischen Probestation wird durch eine spezielle Probecard mit transparenter Indium-Zinn-Elektrode (ITO) die jeweils zu untersuchende Struktur mittels eines elektrostatischen Streufeldes auf dem Wafer breitbandig angeregt. Die Messung der so stimulierten mechanischen Schwingungen erfolgt berührungslos und somit rückwirkungsfrei mit einem Laservibrometer. Aus den Messdaten und dem bekannten Anregungssignal werden die Frequenzantwortfunktion und ausgewählte Resonanzfrequenzen sehr genau bestimmt. Durch Parameteradaption wird ein aus Polynomen bestehendes Modell des MEMS an die gemessenen Resonanzfrequenzen angepasst, wodurch die gewünschten Geometrie- und Materialparameter sehr genau berechnet werden.
Die Polynome können vor Beginn der Messungen aus parametrischen FE Simulationen erstellt werden. Die während des Serientests notwendigen Berechnungen zur Parameteranpassung sind dadurch sehr zeiteffizient möglich. Die Messung erfolgt vollautomatisch für alle Devices des Wafers. Das Verfahren eignet sich somit besonders für eine 100%-Kontrolle während der MEMS-Fertigung.
CASCADE Microtech, Fraunhofer ENAS und Polytec stellen auf der SEMICON in Grenoble auf Stand 515 sowie auf dem dort stattfindenden MEMS Testing and Metrology Wokshop hierfür einen kompletten automatischen Wafer-Level Prüfaufbau vor.
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