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ELYMAT - Anwendungsbeispiele, Spezifikationen und Prinzip
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Anwendungsbeispiele
Spezifikationen
Prinzip
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Anwendungsbeispiele
Identifikation der Verunreinigungsquelle
Als Beispiel ist das Lebensdauerbild eines Wafers
gezeigt, der nach dem Handling mit einem verunreinigten Greifer eines
TXRF-Gerätes in einer RTA-Anlage getempert wurde. Aufgrund der lokal stark
verringerten Lebensdauer sind die jeweils markanten Muster
zu erkennen.
Abb.2: Lebensdauerbild
Anwendung zur Prozeßkontrolle
Eine wichtige Rolle bei heutigen Prozessen spielt die
gezielte Kontrolle von Sauerstoffpräzipitaten (z.B. bei der Herstelllung
von sogenannten denuded zones). Das untenstehende Lebensdauerbild zeigt
das Map eines CZ-Wafers nach einem Temperaturprozeß. Die im Mittel
geringe Lebensdauer wird höchstwahrscheinlich durch Sauerstoffpräzipitate
verursacht, die sehr effektiv die Lebensdauer verringern.
Darüber hinaus sind rotationssymmetrische Ringe zu erkennen, die auf
unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen im Grundmaterial
zurückzuführen sind (rotationsbedingte striations).
Abb.3: Lebensdauerbild
Identifikation des kontaminierenden Elementes
Verunreinigungen bilden in Silicium
Rekombinationszentren, die die Lebensdauer der Ladungsträger verringern.
Entscheidend dabei ist, daß sich die Effektivität des
Rekombinationszentrums spezifisch für unterschiedliche
Kontaminanten mit der Anzahl
der vorhandenen Ladungsträger ändert. Als Maß für deren Anzahl nimmt man
üblicherweise das sogenannte Injektionsniveau -
das Verhätnis von der Konzentration der durch den Laser generierten
zusätzlichen Ladungsträger zur Grunddotierung. Dieses Injektionsniveau
kann beim ELYMAT direkt durch Variation der Laserintensität geändert
werden.
Daß dieser Effekt zur Identifizierung von
Verunreinigungen genutzt werden kann, zeigt als Beispiel das nebenstehende
Bild, das
die Variation der Lebensdauer mit dem Injektionsniveau (injection level
spectroscopy ILS) für zwei gezielt kontaminierte p-dotierte Wafer gezeigt.
Deutlich sind der unterschiedliche
Lebensdauerverlauf für die verschiedenen Kontaminationen sowie die gute
Übereinstimmung zwischen Meßwerten und den theoretischen Kurven
zu erkennen.
Abb.4: Diagramm
Spezifikationen
- ELYMAT II
| Verwendete Halbleiterlaser: |
670 nm (10 mW) und 905 nm (40 mW) |
| Scheibendurchmesser: |
150 mm, 200 mm, 300 mm |
- ELYMAT I
| Verwendete Halbleiterlaser: |
670 nm (10 mW) und 820 nm |
| Scheibendurchmesser: |
100 mm (125 mm, allerdings nur 100 mm Bereich) |
- Beide Systeme
| Meßbereich: |
ca. 70-2000 µm (BPC), ca. 10-100 µm (FPC) |
| Widerstandsbereich: |
ca. 0,1-1000 Ohm*cm |
| Laterale Auflösung: |
bis zu 1 mm (in speziellem Zoom-Modus einzelne Gebiete
bis zu ca. 0,1 mm); bei 300 mm: bis zu 2 mm |
| Randausschluß: |
ca. 15% des Waferradius |
| Zeit für eine Messung: |
ca. 6 min. für 200 mm Wafer bei 1 mm Auflösung (Meßzeit
proportional zur Fläche); zusätzlich ca. 5 min. zum Be- und Entladen
des Wafers |
| Hersteller: |
Fa. GeMeTec, München
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Prinzip
Das ELYMAT-Verfahren (Electrolytical M
etal Analysis
Tool) bietet die Möglichkeit, die Minoritätsladungs-
trägerlebensdauer bzw. -diffusionslänge zu
bestimmen. Dabei wird ein Laserstrahl über eine Siliciumscheibe,
die sich bei anliegender Spannung in einer
Elektrolytzelle befindet, gescannt und der sich ergebende
Diffusionsstrom gemessen. Dabei geschieht die
Extraktion des Stromes an der Rückseite der Scheibe (sogenannter
BPC-Modus, im Bild dargestellt) oder an der
Vorderseite (sogenannter FPC-Modus).
Befinden sich im Volumen des Halbleiters
Gitterstörungen (z.B. Gitterfehler oder
Metall- verunreinigungen), wird der sich ergebende Strom
verringert, da die diffundierenden Ladungsträger tlw.
rekombinieren. Daher kann aus diesem sogenannten Photostrom die
Diffusionslänge näherungsweise analytisch
bestimmt werden.
Durch Verwendung beider Meßmodi bzw. Messung von
beiden Seiten der Scheibe erhält man
zusätzlich Informationen darüber, ob die Verunreinigungen eher
oberflächennah vorliegen oder gleichmäßig
über die Waferdicke verteilt. Außerdem kann durch Verwendung von
Lasern mit unterschiedlichen Eindringtiefen
der Einfluß von Oberflächen- und Volumenrekombination prinzipiell
getrennt werden. Schließlich erlaubt die
Messung bei unterschiedlichen Laserintensitäten bei wichtigen
Kontaminanten wie z.B. Eisen deren
Identifikation (injection level spectroscopy, kurz ILS).
Abb.1: Funktionsprinzip
Ansprechpartner:
Mathias Rommel
Tel.: 09131 / 761-108
Fax.: 09131 / 761-360
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