Automatisches und integriertes Testen von elektronischen Bauelementen

BearbeiterIn:Eberlein Stefan
Titel:Automatisches und integriertes Testen von elektronischen Bauelementen
Typ:Studienarbeit
Betreuer:Veldema, R.; Walther, S.
Status:abgeschlossen am 20. Januar 2010
Vorausetzungen:

Ein xy-Tisch und eine Kamera auf einem Mikroskop, die über dem Tisch montiert ist, sind bereits vorhanden. Die zu messende Probe, zumeist Zinkoxid Dünnschichttransitoren auf einem Silicium-Substrat (2 cm x 2 cm), wird auf den Tisch gelegt. Referenzproben zur Bewertung der Qualität der Proben werden ebenfalls gemessen, bzw. Referenzdaten sind hinterlegt.

Die Source-/Drain-Kontakte der Transistoren befinden sich auf der Oberseite der Probe, während das Gate über die Rückseite kontaktiert wird. Zur elektrischen Charakterisierung der Proben werden die oberen Kontakte über Messnadeln kontaktiert, die Rückseite über den leitfähigen Tisch. Ein Messgerät mit zwei Kanälen dient dazu, die Spannungen einzustellen und die Messwerte zu erfassen.

Momentan erfolgt die Kontaktierung der Proben manuell, zur Auswertung der Messungen müssen die Daten in ein separates Programm importiert werden. Die Bewertung erfolgt durch Inaugenscheinnahme jeder einzelnen Kennlinie. Dieser Prozess ist sehr aufwändig, da für jedes Bauelement die Messnadeln neu justiert werden müssen, bevor das Messprogramm gestartet werden kann. Befindet sich der Messplatz z.B. in einem Klimaschrank um Einflüsse von Umgebungsbedingungen zu untersuchen, ist jede Neukontaktierung durch das Öffnen der Kammer mit einem Verlust der eingestellten Messatmosphäre verbunden.

Thema:

Um diesen Prozess zu automatisieren, ist Folgendes zu beachten:
1) Da bewegliche Nadeln zwei Antriebe benötigen würden, bewegen wir den xy-Tisch. Der Tisch sollte in alle Dimensionen (X, Y und Z) beweglich sein. Die zu messende Probe wird von einem Bediener auf den Tisch gelegt. Problematisch ist das die Orientierung des Chips auf dem Tisch nicht festgelegt ist
2) Die Kamera nimmt periodisch Bilder auf während der Tisch sich in einem regelmäßigen Gitter bewegt und setzt Einzelbilder zu einem großen Bild zusammen.
3) Das große Bild wird zu einer Testperson geschickt.
4) Die Testperson kann danach die Kontakte der zu messenden Probe eingeben.
5) Die Punkte werden danach zu dem Tisch geschickt. Dort wird nun der Chip mittels dem Tisch unter den Nadeln positioniert und eine Messung vorgenommen.
6) Dies geschieht sowohl mit den Test- als auch mit dem Referenz-Chip.
7) Die Messungen von beiden Chips sollen anschließend verglichen werden.
7.1) wie stark ist die Abweichung zur Referenz bei gleichen Spannungen?
7.2) durch das automatische Vergleichen der beiden Bilder ist eine Reihe von Fehlern zu erkennen

  • zu entwickeln ist also ein Programm das Tisch, Kamera und Messgerät steuert
  • die Einzelbilder zusammensetzt, so dass zwei korrekt orientierte Bilder von Referenz- und Test-Chip entstehen (durch Erkennung der Ränder der Chips)
  • in eine GUI kann ein Tester Punkte auf dem Referenz-Chip, Max/Min Spannung zum Testen pro Punkt(paar) und Toleranz (Formel) pro Punkt(paar) im Vergleich mit Referenz eingeben
  • der Test-Chip kann anders orientiert sein als die Referenz
  • die Punkte im Test-Chip suchen, messen und danach dasselbe im Referenz Chip die Resultate evaluieren
  • Bildanalyse von Referenz- und Test-Chip
  • unterbrochene Kanäle entdecken
  • nicht voll quadratische Bausteine akzeptieren
  • Analyse der elektrischen Kennlinien: sollte innerhalb Toleranzen von Referenz bleiben.

Optional:

  • Definition eines virtuellen Referenz Chips
  • wenn ein Problem gefunden wird, einen möglichen Grund angeben.
  • Viele Test Chips nacheinander vergleichen
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