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- Title
Topografiemessung an verkapselten mikroelektromechanischen Systemen mittels Kurzkohärenz-Interferometrie.
- Authors
Krauter, Johann; Stark, Jonas; Osten, Wolfgang
- Abstract
Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) werden heute in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Zur Herstellung von MEMS werden üblicherweise fotolithografische Verfahren eingesetzt. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten MEMS, wie z. B. Airbag- oder ESP-Sensoren, ist eine 100 % Inspektion erforderlich. Nach einer optischen Inspektion der MEMS-Strukturen werden diese durch das Bonden eines Silizium-Kappenwafers geschützt. Dieses Bonding oder das anschließende Packaging kann zu einer zusätzlichen Spannung im Waferstapel führen, die die MEMS-Funktion negativ beeinflussen kann. Im Falle eines fehlgeschlagenen elektronischen Tests kann das Problem nicht lokalisiert werden, da der Kappenwafer für die gängigen optischen Oberflächensensoren undurchsichtig ist. In dieser Publikation wird die Herausforderung der optischen Topografiemessung von verkapselten MEMS-Strukturen diskutiert. Dabei werden Defekte wie Verbiegung oder Festklemmen einzelner MEMS-Finger betrachtet. Für diese Messaufgabe wird ein kurzkohärentes Interferenzmikroskop implementiert. Die Wellenlänge liegt im Short-Wave Infrarot (SWIR), da Silizium im Infraroten transparent wird. Die interferometrische Oberflächenmessung der MEMS-Strukturen wird durch den Kappenwafer stark beeinflusst. Hierfür wurden Simulationen durchgeführt, die die systematischen Messabweichungen aufgrund der Kappe zeigen. Eine Möglichkeit zur Korrektur und Reduzierung der systematischen Abweichungen wird ebenfalls beschrieben. Micro-electro-mechanical systems (MEMS) are used today in a variety of applications. The production of MEMS is based on the principle of photolithography. Especially for safety relevant MEMS like airbag or ESP sensors an 100 % inspection is necessary. After optical inspection of the MEMS structures, these are protected by bonding of a silicon cap wafer. This bonding or subsequent packaging can cause additional stress in the wafer stack that interferes with the MEMS function. In the case of a failed electronic test, the problem cannot be localized because the cap wafer is opaque to common optical surface sensors. This publication discusses the challenge of optical topography measurement of hidden MEMS structures to detect defects such as bending or sticking of MEMS fingers. A short-coherent interference microscope is presented for this measurement task. The wavelength is in the shot wave infrared (SWIR) because silicon becomes transparent at higher wavelengths. The interferometric surface measurement of the MEMS structures is strongly influenced by the cap wafer. For this purpose, simulations have been carried out showing the systematic measurement deviations caused by the cap. A possible method for correcting and reducing of the systematic deviations is also described.
- Publication
Technisches Messen, 2019, Vol 86, Issue 6, p309
- ISSN
0171-8096
- Publication type
Article
- DOI
10.1515/teme-2019-0018