Dipl.-Ing. Ulf Erich Behnke :

Dynamische Spannungsmessungen an Submikrometerleitungen mittels der elektrischen Kraftmikroskopie

Dissertation angenommen durch: Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik, 2002-11-29

BetreuerIn: Prof. Dr.-Ing. Erich Kubalek , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik

GutachterIn: Prof. Dr.-Ing. Erich Kubalek , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
GutachterIn: Prof. Dr. rer. nat. Franz-Josef Tegude , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik

Schlüsselwörter in Deutsch: elektrische Kraftmikroskopie, kontaktlose Spannungsmessungen, elektrischer Schaltungstest, Submikrometer Leitungen
Schlüsselwörter in Englisch: electric force microscopy, contact-less voltage measurements, circuit internal test techniques, sub-micrometer conducting lines

  
   
 Klassifikation     
    Sachgruppe der DNB: 37 Elektrotechnik
  
   
 Abstrakt     
   

Abstrakt in Deutsch

Die Leistungsfähigkeit der heutigen Elektronik wird nur durch die Verwendung von integrierten Schaltungen ermöglicht, welche auf kleinstem Raum Millionen elektronischer Strukturen enthalten. Der Trend zu immer kleineren Strukturen sowie immer höheren Arbeitsfrequenzen der integrierten Schaltungen erfordert spezielle Testtechniken zur Funktions- und Fehleranalyse neu entwickelter Schaltungen. In dieser Arbeit findet die Betrachtung der elektrischen Kraftmikroskopie (EKM), einer vielversprechenden Testtechnik zur chipinternen, kontaktlosen Spannungsmessung, in Bezug auf dynamische Spannungsmessungen an Submikrometerleitungen statt. Dazu werden die Abhängigkeit des EKM-Messsignals von der Strukturbreite, die Optimierungsmöglichkeiten bei der Messspitzengeometrie sowie der Einfluss von Übersprechen auf das Messsignal systematisch mit Hilfe von Messungen, theoretischen Überlegungen und Simulationen untersucht. Außerdem wird ein umfassender Überblick über die Möglichkeiten bzw. Eigenschaften der verschiedenen EKM-Messanordnungen gegeben, und es findet eine Evaluation der Einsatzmöglichkeiten der sogenannten heterodynen Mischtechnik, einer speziellen Messtechnik zur dynamischen EKM-Spannungsmessung, bei der Messung periodischer digitaler Signalfolgen statt.

Abstrakt in Englisch

The capability of today’s electronics bases on the use of integrated circuits, which contain millions of electronic structures. The trend towards decreasing structure width and increasing working frequencies of the integrated circuits produces a demand for special test techniques for function and failure analysis of new developed integrated circuits. The electric force microscopy (EFM) is a promising new test technique for contact-less, chip-internal voltage measurements with simultaneous high temporal and high spatial resolution. In this thesis the behaviour of the EFM measurement signal is investigated regarding dynamic voltage measurements on parallel sub-micrometer conducting lines. Therefore, the influence of the structure width, the probe geometry and of cross-talk on the measurement signal is analysed by means of measurements, calculations and simulations. Furthermore, a broad overview about the properties and possibilities of different EFM-measurement set-ups is given and the suitability of the so called 'heterodyne mixing technique' for the measurement of periodic digital voltage is investigated.