Cluster Mechatronik & Automation

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16.08.2021

XRT-Tool revolutioniert Techniken zur Charakterisierung von Halbleitermaterialdefekten

Clusterpartner Fraunhofer IISB ist Kompetenzzentrum für Röntgentopographie

Dr. Michael Hippler (rechts) und Prof. Dr. Martin März bei der Vorstellung des neuen Röntgentopographie-Tools.

Ein einzigartiges XRT-Tool wurde kürzlich am Fraunhofer IISB in Erlangen installiert, um die modernen Techniken zur Charakterisierung von Halbleitermaterialdefekten zu revolutionieren. Die Rigaku Corporation und das Fraunhofer IISB haben das Kompetenzzentrum für Röntgentopographie aufgebaut, um die Halbleiterindustrie weltweit bei der Verbesserung und dem besseren Verständnis ihrer Waferqualität und -ausbeute durch Röntgentopographie-Tools zu unterstützen. Damit können besonders röntgenabsorbierende Halbleitermaterialien wie GaN, GaAs, InP, CdTe sowie sehr dünne, durch Epitaxieprozesse erhaltene Schichten, z.B. SiC und Nitride, auf kristallographische Defekte hin untersucht werden.

Dr. Michael Hippler, Präsident von Rigaku Europe SE erklärt: „Wir sind stolz darauf, mit dem sehr erfahrenen Team des IISB im Bereich der Charakterisierung von Halbleitersubstraten und Epilayer zusammenzuarbeiten. Das Röntgengerät der neuesten Generation, das wir gemeinsam mit dem Fraunhofer IISB entwickelt haben, wird ein Meilenstein für die weltweite Charakterisierung von Halbleitermaterialien.“

Das neue Röntgentopographie-Tool ist gut geeignet für nackte Wafer, Wafer mit Epilayer-Strukturen, teilprozessierte Wafer sowie gebondete Wafer. Die Menge und die verschiedenen Arten von Versetzungen, Gleitlinien, Versetzungsnetzwerken, (kleinwinkligen) Korngrenzen, Einschlüssen, Ausscheidungen, Grübchen, Kratzern, Spannungsniveau usw. können auf den Proben abgebildet und quantifiziert werden. Das XRTmicron-System kann sowohl im Transmissions- als auch im Reflexionsmodus betrieben werden, um Defekte im Volumen der Probe zu erkennen oder Defekte nahe der Oberfläche zu quantifizieren. Darüber hinaus ist es mit einer Standard- und einer hochauflösenden XTOP CCD-Kamera ausgestattet. Dies führt zu einer räumlichen Auflösung von 5,4 µm bzw. 2,4 µm pro Pixel bei einer Einzelbildgröße von 18 mm x 13,5 mm. Vollständige Waferabbildungen und detaillierte Defektabbildungen von interessierenden Regionen sind unter verschiedenen Beugungsbedingungen für Probengrößen von bis zu 300 mm Durchmesser möglich. Zusätzlich ist das System mit einer speziellen Spaltanordnung ausgestattet, um hochauflösende Topographiemessungen im Querschnitt durchzuführen. Dies liefert detaillierte Tiefeninformationen über die gesamte Dicke der Probe. So kann zum Beispiel die Defektbildung durch Epilayer-Wachstum auf der Oberseite eines Wafers quantifiziert werden.

Prof. Dr. Martin März, Leiter des Fraunhofer IISB, sagt: „Wir freuen uns, dass wir mit Rigaku einen der größten Player im Bereich der Halbleitermaterialcharakterisierung als strategischen Partner im Bereich der Röntgentopographie gewinnen konnten. Wir sind überzeugt, dass wir eine langfristige Erfolgsgeschichte schreiben werden, die den Bedürfnissen der Halbleiterindustrie gerecht wird. Wir wollen sie einerseits mit fundierten wissenschaftlichen Erkenntnissen zur Defektcharakterisierung unterstützen und andererseits industriell anwendbare Messroutinen und Defektzählalgorithmen entwickeln, die in der Produktion und für F&E-Zwecke eingesetzt werden können.“


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