DE19941135A1

DE19941135A1 - Kontaktfreie Defektanalyse an Halbleitermaterial

Info

Publication number: DE19941135A1
Application number: DE1999141135
Authority: DE
Inventors: Gabriel Daalmans
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-03-22

Abstract

Wirbelstrom-Materialuntersuchung an Halbleitermaterial (1), in das dafür zusätzlich Licht (22) zur Ladungsträgererzeugung eingestrahlt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die kontaktfreie Defektanalyse an Halbleitermaterial, insbesondere als Halb leiterscheiben vorliegendem Material. Gelöst wurde dieses Problem bisher durch das Messen von Hall-Spannungen, die im Halbleitermaterial bei photoinduzierter Erzeugung von La dungsträgern auftritt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß dafür gute elektrische Kontakte auf dem halbleitenden Material ausgebildet werden müssen. Das Verfahren ist damit auch nicht nicht zerstörungsfrei und zeitaufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein von wie vor anstehend beschriebenen Nachteilen freies Verfahren zur Detektion von Rissen, Dotierungsinhomogenitäten und dgl. Defekten in Halbleitermaterial anzugeben, das frei von solchen wie voranstehend beschriebenen Nachteilen ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst und weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird das an sich bekannte Prinzip der Wirbelstromuntersuchung benutzt, das für z. B. Metalle schon seit langer Zeit angewendet wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird mit einer Hochfrequenzstrom-gespei sten Magnetfeldspule, die auf die vorgegebene Oberfläche eines Metalls aufgesetzt wird im oberflächennahen Bereich des Metalls ein Hochfrequenz-Magnetfeld erzeugt. Dieses wiederum führt zum Auftreten von Hochfrequenz-Wirbelströmen in dem elektrisch leitenden Metall. Dieser Wirbelstromresponse im Metall wird nach dem Stand der Technik mit Hilfe eines De tektors, z. B. einer Induktionsspule aufgenommen und in einer Meßeinrichtung mit Verstärker signalverarbeitet und ausge wertet. Für die Aufnahme des Wirbelstromresponses wird eine Detektorspule verwendet, die auch eine Einheit mit der Er regerspule sein kann. Bekannt ist u. a. eine Signalauswertung, bei der das Meßergebnis-Signal nach Realteil und Imaginärteil ausgewertet wird (Auslegeschrift der Fraunhofer Gesell schaft).

Für die Erfindung wird ein solches bekanntes Verfahren in der Weise bei Halbleitermaterial angewendet, das erfindungsgemäß in den Bereich desselben, in dem die Wirbelstromerzeugung für den Wirbelstromresponse vorgenommen werden soll, zusätzlich Licht in das Halbleitermaterial eingestrahlt wird, und zwar dies zur dortigen Ladungsträgererzeugung. Damit kann in dem Halbleitermaterial einstellbar eine elektrische Leitfähigkeit erzeugt werden, die optimal ist für das jeweils angewendete Detektorverfahren mit Wirbelstromresponse.

Weitere Erläuterungen werden anhand der zur Erfindungsoffen barung gehörenden anliegenden Figur eines Schemas zur Ausfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben.

In der Figur ist ein Werkstück aus Halbleitermaterial (1) gezeigt, das im Hinblick auf das Vorhandensein z. B. eines mit 2 bezeichneten Risses untersucht werden soll. Die Figur zeigt die Situation, bei der sich die Erregerspule 11 für die Er zeugung des Hochfrequenz-Magnetfeldes im Halbleitermaterial 1 gerade oberhalb dieses Risses 2 befindet. Die Figur zeigt eine Ausführung, bei der die Detektorspule 12 als Wirbel stromsensor mit der Spule 11 ineinandergewickelt ist oder Erregerspule und Detektorspule ein und dieselbe Spule sind. Mit 13 ist ein Bereich im Halbleitermaterial 1 bezeichnet, in dem die Wirbelstromerzeugung auftritt. Mit 14 ist eine Er regerstromquelle und mit 15 eine Meßeinrichtung zur Auswer tung der Sensorspannung 16 bezeichnet. Diese Spannung 16 ist als Vektor in der Ebene des Realteils 17 und des Imaginär teils 18 dargestellt.

Mit 20 ist eine hinsichtlich der Frequenz als auch der Intensität einstellbare Lichtquelle bezeichnet. Über einen Lichtleiter 21 gelangt aus dieser Lichtquelle 20 Licht als Einstrahlung 22 in das Halbleitermaterial.

Zum Abtasten der Oberfläche des Halbleitermaterials 1 ist der aus den Spulen 11 und 12 und dem Lichtleiter 21 gebildete Prüfkopf 30 in wie dargestellter X- und Y-Richtung zwecks Scannens der Oberfläche steuerbar zu verschieben. Die X-Rich tung und die Y-Richtung liegen in der Oberfläche 3 des Halb leitermaterials 1.

Claims

1. Verfahren zur Detektion von Rissen (2), Dotierungs inhomogenitäten und dgl. Defekten im oberflächennahen Bereich eines Halbleitermaterials (1), gekennzeichnet dadurch, daß das Halbleitermaterial (1) von der vorgegebenen Ober fläche (3) her einem Hochfrequenz-Magnetfeld ausgesetzt und ein kontaktloses Auslesen des Wirbelstromresponses des Halb leitermaterials durchgeführt wird, wobei in den jeweiligen Bereich (13) mit Wirbelstromerzeugung im Halbleitermaterial (1) Licht (22) in das Halbleitermate rial zur dortigen Ladungsträgererzeugung eingestrahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Magnetfeldspule (11) zur Hochfrequenz-Wirbelstrom erzeugung (13) im Halbleitermaterial (1).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß zum Auslesen ein induktiver Sensor (12) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein induktiver Sensor mit Detektorspule (12) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß eine zur Hochfrequenz-Magnetfeld-Erregung verwendete Magnetfeldspule (11) auch als Detektorspule (12) verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Magnetfeldsensor ein SQUID verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Magnetfeldsensor ein magnetoresistiver Sensor verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes (22) auf für die Detektion optimierte Leitfähigkeitserzeugung im Halb leitermaterial (1) angepaßt ausgewählt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Intensität des eingestrahlten Lichtes (22) auf für die Detektion optimierte Leitfähigkeitserzeugung im Halb leitermaterial (1) angepaßt ausgewählt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des erzeugten Hochfrequenz-Magnetfeldes für optimierte Detektion ausgewählt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Intensität des erzeugten Hochfrequenz-Magnetfeldes für optimierte Detektion ausgewählt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswertung des gemessenen Wirbelstromresponses (16) als Analyse in der komplexen Spannungsebene (Realteil (17) und Imaginärteil (18)) durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß ein Prüfkopf (30) mit Hochfrequenz-Magnetfelderzeugung und kontaktlosem Auslesen verwendet wird, der nach dem Prinzip des Scannens über die vorgegebene Oberfläche (3) des Halbleitermaterials (1) geführt wird.