Ramon Jansen, student Elektrotechniek, heeft onlangs zijn afstudeeropdracht uitgevoerd bij wafer fab ICN8 van NXP Semiconductors. In juni 2022 heeft hij zijn scriptie succesvol verdedigd. Ramon: “Hiervoor heb ik het cijfer 9 gekregen. Dit resultaat is een mooi vervolg op mijn eerdere S5 stage bij NXP, welke mij een 10 als cijfer heeft opgeleverd.”

Waar ging je scriptie over?

“In mijn scriptie heb ik mij beziggehouden met een herontwerp van een relay board en een precisie stroombron uit een sterk verouderd vierkantsweerstand meetsysteem. Het huidige ontwerp komt uit de jaren 80 van de vorige eeuw. De meetsystemen worden dagelijks gebruikt voor het bepalen van laagdikte en carrier concentratie van halfgeleidersubstraten.”

“Echter, door de sterke veroudering dreigde de meetsystemen binnen een jaar stil te vallen, terwijl deze hard nodig zijn voor het draaiende houden van ionen-implanters, diffusie-ovens en metaal depositie apparatuur. Een vervangend meetsysteem kost circa 1 miljoen dollar. Al is de aanschafprijs ondergeschikt aan de resources die in planning, installatie, kalibratie en kwalificatie van nieuwe systemen zitten.”

Wat heb je onderzocht?

“Door reverse engineering heb ik van beide printplaten de functionaliteit en de stroomkringschema’s kunnen achterhalen. Metingen met een logic analyzer hebben geleid tot waarheidstabellen en timingdiagrammen waaruit niet alleen bleek hoe het originele ontwerp functioneert maar ook dat een aantal componenten suboptimaal of niet gebruikt worden.”

“In mijn onderzoek ben ik ook verdergegaan, bijvoorbeeld door een verouderd IC te decappen en de blootgelegde dies te analyseren. Met deze informatie heb ik de technische eisen, ontwerpcriteria en een functioneel blokdiagram opgesteld. Door deze gegevens te verwerken in een grid analysis was de basis gelegd voor een concreet ontwerpadvies. Op basis hiervan heb ik een nieuw ontwerp ontwikkeld van het relay board met significante verbetering in termen van Design for Testability en Design for Manufacturability. Door de beschikbare tijd is de precisie stroombron beperkt gebleven tot een haalbaarheidsstudie.”

Tot welke conclusie ben je gekomen?

“In de halfgeleiderindustrie staat kwaliteit hoog in het vaandel. Ik heb daarom een uitvoerige testprocedure opgesteld, waarmee via 2-sample t-testen tussen een referentie printplaat en een Device Under Test (DUT, het prototype) de functionaliteit en kwaliteit van de DUT in kaart zijn gebracht. Uit de analyse bleek dat de performance in lijn is met de vereiste meetspecificaties en dat de DUT zich hetzelfde gedraagt als de originele printplaat. De ontwikkelde printplaat zit nu geïnstalleerd in het meetsysteem en draait productie. Uit de haalbaarheidsstudie naar de stroombron is gebleken dat een herontwerp haalbaar. En ik heb een ontwerpadvies uitgebracht.”

Hoe vond je de steun van je begeleiders?

‘Mijn bedrijfsbegeleider Gertjan Steeg (Principal Equipment Engineer) en HAN-begeleider Johan Brussen hebben mij hierbij goed ondersteund. Gertjan heeft ruime ervaring en is tevens verantwoordelijk voor de betreffende systemen in de fabriek. Johan Brussen heeft zelf meer dan 15 jaar gewerkt bij NXP (voorheen Philips) met analoge elektronica. Beiden heren hebben een luisterend oor geboden, meegedacht en mij voorzien van bruikbare feedback.”

Wat is je volgende stap in je carrière?

“Door mijn eerdere stage en door de Semiconductor Packaging Minor van de HAN (een aanrader!) is mijn liefde voor de halfgeleiderindustrie aangewakkerd. Vandaag, 1 juli 2022, treed ik in vaste dienst bij NXP Semiconductors als Metrology Engineer. Daar ga ik mij bezighouden met diverse meetsystemen en het proces. Als eerste project ga ik het ontwerp van de precisie stroombron afmaken. Zin in!”

Bron en fotografie: HAN