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Aufbau eines Ultraschall-Mikroskops zur Charakterisierung der Degradation von Halbleiterschichten

Silvester Alexander Sadjina

Silvester Alexander Sadjina

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung mittels Akustischer-Mikroskopie spielt in der Qualitätssicherung der Halbleiterindustrie eine wichtige Rolle. Durch zeitgemäße Prüfverfahren wird ein Halbleiterbauteil auf Materialfehler geprüft. In einigen Messverfahren wird ein Bauteil durch transiente, elektrische Pulse gestresst, um die Degradierung in dem Bauteil zu detektieren. In der Halbleiterindustrie findet diese Belastung aus Sicherheitsgründen häufig außerhalb des akustischen Mikroskops statt, wodurch Messverfahren aufwendiger werden oder nicht mehr durchführbar sind.
Es wird die Entwicklung eines akustischen Mikroskops beschrieben, bei dem Bauteile durch transiente, elektrische Pulse belastet und die Auswirkungen im Mikroskop beobachtet werden können. Der Messablauf, bestehend aus der Belastung des Bauteils und der Messdatenaufnahme, soll automatisch durchgeführt werden. Wichtig ist hierbei, dass für die Umsetzung Komponenten im Hinblick auf die für die Halbleiterindustrie üblichen räumlichen Auflösungen und Messgeschwindigkeiten gewählt werden.
Neben der Charakterisierung des Messsystems, werden zwei Messverfahren vorgestellt, die mit diesem Mikroskop durchgeführt werden können. Ein Messverfahren für die Detektion einer graduellen Degradation in Abhängigkeit eines transienten, elektrischen Pulses und ein weiteres Verfahren für die Detektion eines thermomechanischen Stress auf das Halbleiterbauteil werden vorgestellt. Dabei werden zu jedem Verfahren Messungen durchgeführt und die Ergebnisse präsentiert.

Figure 1: Developed acoustic microscope

Abbildung 1: Entwickeltes akustisches Mikroskop

Keywords: Akustisches Mikroskop, Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, Halbleiter

06. Februar 2015