Testchip zur Vermeidung von VIA-Defekten		erstellt am 07. 11. 06
Einführung durch Infineon als weltweit erster Halbleiterhersteller - Zuverlässigkeit der Fertigung nachhaltig verbessert München (infineon) - Infineon hat als weltweit erster Halbleiterhersteller ein Verfahren eingeführt, mit dem eine der häufigsten Defektursachen bei der Herstellung von hochintegrierten Halbleiterschaltungen vermieden werden kann: der elektrische Ausfall von VIA-Kontakten. Mit VIA (vertical interconnect) wird die Verbindung zwischen zwei Metallschichten in integrierten Schaltungen bezeichnet. Das neue Verfahren hat Infineon zusammen mit der Fachhochschule Regensburg im Rahmen seines vor rund drei Jahren gestarteten Automotive Excellence™ Programms entwickelt, mit dem die hohen Qualitätsanforderungen im Automobilbereich erfüllt werden. „Höchste Sicherheit kann nur mit einer entsprechend hohen Produktqualität gewährleistet werden“, stellt Elfriede Geyer fest, Leiterin Qualitätsmanagement im Geschäftsbereich Automotive, Industrial & Multimarket bei der Infineon Technologies AG. „Das Automotive Excellence Programm von Infineon hat Null-Fehler-Produkte zum Ziel und ist das umfassendste Qualitätsmanagementprogramm der Branche. Der Unterschied zu herkömmlichen Programmen dieser Art ist der ganzheitliche Ansatz, der unter anderem die Herstellung in firmeneigenen Produktionsstätten umfasst, die auf den hohen Qualitätsanspruch hin optimiert sind. Die Maxime unseres Automotive Excellence Programms: Es gibt keine Nacharbeit!“ Moderne integrierte Schaltungen enthalten Millionen von Transistoren, die über mehrere Lagen von Metallleitungen miteinander verbunden sind. Die so genannten „VIAs“ stellen die Verbindung der Metallleitungen zwischen den Ebenen her und weisen kleinste geometrische Abmessungen auf. Ein VIA in einer 0,13µm-Technologie beispielsweise hat einen Durchmesser von 200 Nanometern und ist damit rund 300mal dünner als ein menschliches Haar. Der Chip eines modernen Mikrocontrollers bringt auf etwa einem halben Quadratzentimeter weit über 10 Millionen VIAs unter. Die Qualität eines VIAs kann während des Prozesses optisch und auch elektronisch nicht kontrolliert werden. Der elektrische Ausfall eines VIAs kann im schlimmsten Fall Auswirkungen auf die Funktionalität des gesamten Mikrocontrollers haben und dazu führen, dass auch sicherheitsrelevante Anwendungen nicht mehr optimal funktionieren. Der VIA-Testchip ist ein typisches Beispiel für den ganzheitlichen Ansatz, den Infineon mit seinem Automotive Excellence Programm gewählt hat. Infineon hat als erster Halbleiterhersteller weltweit mit dem VIA-Testchip ein Verfahren entwickelt, das mit hoher Wahrscheinlichkeit potentielle VIA-Ausfälle zuverlässig entdeckt. Die Befunde zeigen deutlich, wo in der Produktionskette die korrespondierenden Fehlerquellen sind. Diese können so ausgeschaltet bzw. vermieden werden. Mit dem VIA-Testchip kann Infineon die VIA-Defektdichte um etwa den Faktor 10 reduzieren. Der Testchip enthält mehr als eine halbe Million VIA-Zellen, wobei jede Zelle sowohl das zu messende VIA als auch die zugehörige Ansteuerungselektronik enthält. Damit werden der elektrische Widerstand und der Spannungsabfall gemessen. Anhand dieser Parameter kann auf dem Testchip festgestellt werden, ob ein VIA defekt ist, was wiederum Rückschlüsse auf die Fehlerquelle für den Defekt zulässt. Momentan setzt Infineon den VIA-Testchip bei der Herstellung von Bausteinen in der 0,5µm- und 130-Nanometer Technologie ein, so zum Beispiel bei der Fertigung von AUDO NG Mikrocontrollern in 130-Nanometer embedded Flash Technologie. Infineon geht allerdings davon aus, dass sich das Testkonzept auch auf modernste Prozesstechniken wie 90 oder 65 Nanometer übertragen lässt: „Mit dem Testchip“, so Geyer, „haben wir ein weltweit einzigartiges Verfahren zur Feststellung der VIA-Zuverlässigkeit entwickelt. Damit ist ein kontinuierliches Screening der VIA-Qualität sowie eine gezielte Analyse auffälliger VIAs möglich, wodurch wir Defekte von vorneherein vermeiden können. Infineon-Technologien, die durch das VIA-Testchip Monitoring weiter perfektioniert wurden, werden sich durch eine deutlich höhere Qualität, also geringere dpm (defects per million) von Wettbewerbsprodukten abheben.“ Neben dem Beitrag zu einer höheren Sicherheit für automobile Anwendungen ergeben sich Infineon auch wirtschaftliche Vorteile des VIA-Testverfahrens. So geht das Unternehmen von einer Reduzierung der Kosten durch geringere Rücklaufquoten aus. Zudem kann nur dann ein optimales Verhältnis zwischen Chip- bzw. Waferfläche und Qualitätsanforderung erreicht werden, wenn die zu erwartende Ausfallquote per Chip bekannt ist und entsprechend berechnet werden kann.
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