Verbundprojekt: Zuverlässige Mikroelektronik durch KI-basierte Fehleranalyse (FA4.0); Teilvorhaben Infineon: Digitale Integration und Künstliche Intelligenz in der Fehleranalyse

Abstract

Ziel dieses Projektvorschlags war die Entwicklung einer durchgehenden, aufeinander abgestimmten und weitestgehend automatisierten Prozesskette in der Fehlerdiagnostik und Qualitätssicherung unter Integration selbstlernender Datenanalyse und Fehlererkennung, standardisierter Materialkenndatenermittlung sowie zentraler Datenerfassung und -korrelation. Die Projektergebnisse zeigten beeindruckende Fortschritte in der Fehleranalyse durch Anwendung künstlicher Intelligenz. Neue Ansätze für automatisierte und selbstlernende Bildverarbeitungs-, Messsysteme und Fehleranalyseverfahren wurden erarbeitet. Unter Leitung von Infineon wurde gemeinsam mit den Projektpartnern ein innovativer universeller Probenhalter entwickelt, mit dem die zu untersuchenden Proben schnell zwischen verschiedenen Equipments ausgetauscht werden können. Infineon arbeitete intensiv mit den Partnern an einem Konzept zum Austausch von Metadaten zwischen Tools. Standardisierungsprozesse für den Austausch von Meta-Daten sowie einen universell nutzbaren Probenhalter wurde unter Leitung von Infineon im Rahmen einer "SEMI-Task Force" begonnen. Neue Methoden der Digitalisierung und künstlicher Intelligenz in der Fehleranalyse und Materialcharakterisierung wurden erforscht. Infineon kann dadurch schneller immer komplexere und zuverlässige Bauelemente erforschen und entwickeln. Besonders wichtig waren die Arbeiten zur Detektion von Lunkern in Chip-Substrat-Grenzflächen in X-Ray-Bildern. Weiterhin wurde bei Infineon ein automatisiertes Verfahren zur automatischen Bildaufnahme und Bewertung (mittels KI) von Cracks in Lichtmikroskopbildern entwickelt. Die Verbesserung von SAM (Ultraschallmikroskopie) in Zusammenarbeit mit PVA-TePla war ein herausragendes Ergebnis. So konnten mit SAM erstmals Voids (Leerstellen) in Kleberschichten beobachtbar gemacht werden. Ein Hauptfokus von Infineon war die Erarbeitung neuer Analyseflows mit den Projektpartnern. Beispiele wurden mit den Partnern definiert. Auf Basis der FA4.0 Ergebnisse können neue Analyseflows sehr schnell und mit minimalem Entwicklungsaufwand entwickelt werden, die auf der Integration von Geräten auch unterschiedlicher Hersteller beruhen. Das FA4.0 Projekt ermöglichte Infineon und seinen Partern eine signifikate Verbesserungen der Fehleranalyse. Die Vernetzung der unterschiedlichen Analysesysteme zur Materialkenndatenermittlung und Fehlerdiagnostik entlang der Prozesskette und Korrelation mit bekannten Degradationsmechanismen und Fehlerkatalogen nach dem Industrie4.0 Konzept ermöglicht die Steigerung der Effizienz der Qualitätssicherung und der Zuverlässigkeit elektronischer Bauelemente und damit auch eine Senkung von Analysekosten.