IR Imagers Infrastruktur

Zur Realisierung von ungekühlten Infrarotsensoren auf CMOS-Basis steht im Fraunhofer IMS eine breit aufgestellte Infrastruktur zur Verfügung. In einem nach Anforderungen der Automobil-Industrie zertifizierten CMOS-Reinraum im Fraunhofer IMS werden die integrierten CMOS-Ausleseschaltungen für Mikrobolometer entwickelt und hergestellt. Dort wird die digitale und rauscharme Auslese von Mikrobolometern mittels 0,35 μm CMOS-Technologie auf 200 mm Wafern gefertigt.

Als weitere Reinraumbereiche in der Infrastruktur steht das MST-Lab & Fab des IMS für das Post-Processing als die Weiterbearbeitung der CMOS-Wafer und das Hinzufügen spezieller Funktionen oder MEMS zu Verfügung. Hier wird der einzige verfügbare Mikrobolometerprozess in Deutschland durch Verwendung des eigen-entwickelten Prozesses durchgeführt. Weiterhin wird dort das Chip-Scale-Package (CSP) als miniaturisierte und kostenoptimierte Vakuum-Gehäuse entwickelt und hergestellt.

Darüber hinaus stehen in der IMS-Infrastruktur Messlabore mit professionellen Messplätzen zur Verfügung, mit welchen die Charakterisierung von ungekühlten Infrarotsensoren und automatisierte Tests sowohl auf Wafer-Ebene als auch an einzelnen Bauelementen realisiert werden. Bei der Herstellung von IR-Imagern erfolgt hier in einem ersten Schritt nach Abschluss des Post-Processings ein automatisierter elektro-optischer Test auf Wafer-Level für eine Vor-Selektion. Durch das Chip-Scale-Package des Fraunhofer IMS ist es bei den IR-Imagern möglich, diesen Test unter Umgebungsdruck durchzuführen und bereits vor dem Vereinzeln und dem Aufbau der IR-Imager das Ergebnis des Mikrobolometer- sowie des Vakuum-Packaging-Prozesses zu überprüfen. Dieser automatisierte Testschritt erlaubt es die Empfindlichkeit (Responsivität), den NETD-Wert und die Defektpixelanzahl der Mikrobolometer zu messen sowie die Dichtigkeit des Chip-Scale-Packages zu überprüfen. Anschließend erfolgen die Vereinzelung der IR-Imager und deren kundenspezifischer Aufbau in AVT- Bereich des Fraunhofer IMS (Aufbau- und Verbindungs-Technik). Vor der Übergabe an den Kunden erfolgt noch ein finaler Abschlusstest als Auslieferungskriterium auf Device-Level.

Hier sind die Infrastrukturen vom Geschäftsfeld IR Imagers am IMS kurz zusammengefasst:

• Automobil-Industrie zertifizierter CMOS-Reinraum (ISO/TS-16949) für die Realisierung von Ausleseschaltungen (Nutzung des für Post-Processing optimierten Fraunhofer IMS 0,35 µm CMOS-Prozess: »L035«)
  • Digitale und rauscharme Auslese von Mikrobolometern
  • Integration von Zusatzfunktionalitäten für »Easy-to-use«-Konzepte
• Post-Processing im MST-Lab & Fab Reinraum; Weiterbearbeitung der CMOS-Wafer und Hinzufügen spezieller Funktionen oder MEMS:
  • Mikrobolometer als IR-sensitive Sensorelemente. Nutzung des eigen-entwickelten Mikrobolometerprozess (einziger Mikrobolometerprozess in Deutschland)
  • Chip-Scale-Packages als miniaturisierte und kostenoptimierte Vakuum-Gehäuse
  • Anti-Reflexionsschichten (MWIR und LWIR)
• Messlabor mit professionellen Messplätzen zur Charakterisierung von ungekühlten Infrarotsensoren
• Automatisierte Tests, insbesondere elektro-optischer Test auf Waferebene
• Aufbau- und Verbindungs-Technik für IR-Imager für Demonstratoren, Prototypen und Pilotfertigungen.