Schwerpunkte

Halbleiterdefekte charakterisieren

Fraunhofer IISB eröffnet Kompetenzzentrum für Röntgen-Topografie

04. August 2021, 09:06 Uhr   |  Ralf Higgelke

Fraunhofer IISB eröffnet Kompetenzzentrum für Röntgen-Topografie
© Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB

Prof. Dr. Martin März (links), Leiter des Fraunhofer IISB, und Dr. Michael Hippler, Präsident von Rigaku Europe, weihen das neue Röntgentopografie-Tool XRTmicron ein.

Am Fraunhofer IISB wurde ein neuartiges Röntgentopografie-Gerät von Rigaku in Betrieb genommen, das Kristalldefekte über einen kompletten Wafer bis 300 mm Durchmesser hinweg charakterisieren kann. Dies ist auch der Startschuss für das gemeinsame Center of Expertise for X-ray Topography.

Mit dem XRTmicron von Rigaku steht am Fraunhofer IISB in Erlangen nun ein weltweit einzigartiges Gerät zur Verfügung, das die Charakterisierung von Defekten in Halbleitermaterialien revolutionieren könnte. Damit lassen sich insbesondere Halbleitermaterialien mit hoher Röntgen-Absorption wie GaN, GaAs, InP, CdTe sowie sehr dünne Epitaxieschichten (z. B. Siliziumkarbid (SiC) und Nitride) auf Kristallfehler hin untersuchen. Um die Halbleiterindustrie weltweit bei der Verbesserung von Halbleitermaterialien und der Produktion von Bauelementen zu unterstützen, haben Rigaku Japan, Rigaku Europe und das Fraunhofer IISB darüber hinaus den Standort als Center of Expertise for X-ray Topography implementiert.

Zwei verschiedenartige Röntgenquellen in einem Gerät – eine basierend auf Silber und eine auf Chrom – in Kombination mit dem Einsatz eines Weitwinkelgoniometers ermöglichen es, ein breites Spektrum an Beugungseigenschaften für verschiedene Halbleitermaterialien zu untersuchen. Einerseits lassen sich mit dem neuen Tool Kristalldefekte mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung auf voller Wafergröße untersuchen.

Fraunhofer IISB, Rigaku, XRTmicron
© Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB

Blick in das neu installierte Röntgentopographiegerät am Fraunhofer IISB in Erlangen.

Das neue Röntgentopographie-Tool eignet sich für unbearbeitete Wafer, Wafer mit Epilayer-Strukturen, teilweise prozessierte Wafer und für gebondete Wafer. Die Menge und die verschiedenen Arten von Versetzungen, Gleitlinien, Versetzungsnetzwerken, (kleinwinkligen) Korngrenzen, Einschlüssen, Ausscheidungen, Vertiefungen, Rissen, Spannungsniveau usw. kann das Gerät bildlich darstellen und quantifizieren.

Das XRTmicron arbeitet sowohl im Transmissions- als auch im Reflexionsmodus, um Defekte im Volumen der Probe zu erkennen oder oberflächennahe Defekte zu quantifizieren. Außerdem ist es mit einer Standardkamera und einer hochauflösenden XTOP-CCD-Kamera ausgestattet, die Bilder mit einer räumlichen Auflösung von 5,4 µm bzw. 2,4 µm pro Pixel bei einer Einzelbildgröße von 18 mm × 13,5 mm aufnehmen können. Damit lassen sich Wafer vollständig abbilden und detaillierte Defektbilder von interessierenden Bereichen unter verschiedenen Beugungsbedingungen für Probengrößen von bis zu 300 mm Durchmesser erstellen.

Darüber hinaus ist das XRTmicron-System mit einer speziellen Schlitzanordnung ausgestattet, um hochauflösende topografische Messungen im Querschnitt durchzuführen. Dies liefert detaillierte Tiefeninformationen über die gesamte Dicke der Probe. So lassen sich beispielsweise Defekte quantifizieren, die durch das Wachstum von Epilayern auf der Oberseite eines Wafers entstehen.

Weltweites Demonstrations- und Kompetenzzentrum

»Wir freuen uns, dass wir mit Rigaku einen der größten Akteure im Bereich der Charakterisierung von Halbleitermaterialien als strategischen Partner im Bereich der Röntgen-Topografie gewinnen konnten«, erklärte Prof. Dr. Martin März, Leiter des Fraunhofer IISB. »Wir sind überzeugt, dass wir langfristig eine Erfolgsgeschichte schreiben werden, die den Bedürfnissen der Halbleiterindustrie gerecht wird. Wir wollen sie einerseits mit fundierten wissenschaftlichen Erkenntnissen zur Charakterisierung von Materialdefekten unterstützen, andererseits wollen wir praxistaugliche Messroutinen und Defektzählalgorithmen entwickeln, die in der Produktion und für die Forschung und Entwicklung einsetzbar sind.«

Das Fraunhofer IISB wird weltweit als Demonstrationszentrum für das XRTmicron fungieren. »Wir haben bereits zahlreiche Anfragen aus der Halbleiterindustrie erhalten, die darauf abzielen, die bestehende Lücke bei der strukturellen Charakterisierung von Halbleitermaterialien zu schließen, insbesondere bei Materialien, die Röntgenstrahlen stark absorbieren, und bei dünnen Epitaxieschichten«, erläutert Dr. Martin Fehrentz, Business Development bei Rigaku Europe. »Daher wollen wir im Rahmen der strategischen Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IISB die Arbeitsabläufe für die verschiedenen Kunden aufgrund ihrer spezifischen Bedürfnisse standardisieren.«

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Fraunhofer IISB (Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie)