Qualität und Zuverlässigkeit

Im Zuge der immer größer werdenden Produktnähe und der Adressierung auch höherer Technology Readiness Levels gewinnt die Untersuchung von Zuverlässigkeitsaspekten im Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik zunehmend an Bedeutung. Die Bewertung der Zuverlässigkeit erfolgt in unterschiedlichen Integrationsebenen, ausgehend vom System, über die Elektronikbaugruppe, dem Schaltungsträger, dem Bauelement, dem Halbleiter bis in die Umverdrahtung und Transistorstrukturen. Zur Sicherung der Qualität elektronscher Systeme erarbeiten die Fraunhofer-Wissenschaftler im Verbund Mikroelektronik Lösungen zur Inspektion entlang der gesamten Wertschöpfungskette: Vom Wafer-Level bis zum System.

Die institutsübergreifenden Kompetenzen zur Qualitätssicherung und Zuverlässigkeit von Werkstoffen, Bauelementen, Baugruppen und Systemen sind vielschichtig und werden innerhalb der strategischen Kernkompetenz »Qualität und Zuverlässigkeit« in drei zentralen Arbeitsbereichen zusammengeführt:

Überwachung und Charakterisierung der Halbleiterprozesstechnologie

Charakterisierung von aktiven und passiven Bauelementen, MOEMS und Smart Systems (SoC)

Zuverlässigkeitsbewertung, Test und Lebensdaueranalyse vom Wafer-Level, der Aufbau- und Verbindungstechnik, dem Packaging bis zum Gesamtsystem

Der Arbeitsbereich Halbleiterprozesstechnologie umfasst hierbei:

Strukturelle, chemische, physikalische, elektrische Analyse funktioneller Schichten und Materialien

Nanoskalige Werkstoffcharakterisierung

Charakterisierung von BEoL-Strukturen (Interconnects, TSVs etc.)

Simulation und Zuverlässigkeitsmodelle auf Waferebene

Lebensdauervorhersagemodelle

Auf der Ebene der Bauelemente, MOEMS und Smart Systems werden untersucht:

Modellierung der Funktion und des Einsatzverhaltens

Elektrische Charakterisierung von Bauelementen

Zerstörungsfreie und zerstörende Prüfungen der Funktionen und Aufbauten von Bauelementen und Systemen

Charakterisierung von Hetero-Smart Systems

Bewertung von SoC-Packages

Im Hinblick auf eine systembezogene Zuverlässigkeitsprüfung, Test und Lebensdaueranalyse liegt der Fokus auf:

Zerstörungsfreie Prüfverfahren für Qualitätskontrolle (inlinefähig, hochauflösend, schnell)

Werkstoffcharakterisierungen zeitabhängiger Vorgänge, Bereitstellung von simulationstauglichen Werkstoffmodellen

Selbstdiagnosefähigkeit der Elektronik

Insitu-Überwachung in der Prüfung (elektrisch, mechanisch, optisch)

Simulationsgestütztes Design for Manufacturing, Design for Testability und Design for Reliability, DfX

Neue Bewertungsansätze für eingebettete Elektronik, strukturintegrierte Sensorik

Charakterisierung von Werkstoffen für Bio- und Chemosensorik

Lebensdauervorhersagemodelle für das Design-Engineering

Kombinierte Belastungstests

Überwachung des Testequipments für eine gesicherte Prozessstabilität