Materialien

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Prof. Dr. Jan Schmidt
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Mit den in unseren Messlaboren verfügbaren Messmethoden bieten wir Ihnen Möglichkeiten ihre Materialien und Prozesse zu evaluieren.

Dotierprofile

Das ISFH bietet Messungen der Dotierprofile von Phosphor- und Bordiffusionen auf Silizium an. Als Messverfahren steht das ECV-Profiling (Electrochemical Capacitance-Voltage) zur Verfügung, welches die elektrisch aktive Konzentration von Akzeptoren und Donatoren tiefenabhängig bestimmen kann.
Der ECV-Profiler ist in der Lage, den gesamten relevanten Dotierbereich zwischen 1015 und 1021 cm-3 zu vermessen. Der Abstand der Messpunkte kann ebenfalls in einem großen Bereich variabel gewählt werden. Es können Wafer mit einer Kantenlänge zwischen 20 und 156 mm vermessen werden.

Lebensdauermessungen

Mit Hilfe von Lebensdaueranalysen können sowohl Materialeigenschaften, wie etwa die Anwesenheit von Defekten, als auch Grenzflächeneigenschaften, wie etwa Passiviermechanismen, untersucht werden.

Am ISFH stehen je nach Anforderung verschiedene Apparaturen zur Messung der Ladungsträgerlebensdauer zur Verfügung. Mittels mehrerer Aufbauten von Sinton Instruments (WCT-100 und WCT-120) können basierend auf der Bestimmung der Photoleitfähikeit flächengemittelte injektionsabhängige Lebensdauermessungen durchgeführt werden. Messungen bei verschiedenen Probentemperaturen, zwischen Raumtemperatur und 140 °C, erlauben es die Methode der temperatur- und injektionsabhängigen Ladungsträgerlebensdauer-Spektroskopie zur Defektcharakterisierung anzuwenden. Neben dieser, über eine Fläche von etwa 250 mm² flächengemittelten Messmethode, stehen insgesamt drei verschiedene ortsaufgelöste Messmethoden zur Verfügung.

Ein mikrowellenbasierter Aufbau von Semilab (WT-2000) ermöglicht, ohne genaue Kenntnisse der Probeneigenschaften, Ladungsträgerlebensdauern über einen sehr weiten Bereich von ≤ 1 µs bis zu sehr großen Lebensdauern von mehreren 10 ms bei verschiedenen Bias-Beleuchtungen zu bestimmen. Das Abfahren der Probenoberfläche erlaubt es mit dieser Spotmessung automatisiert die Ladungsträgerlebensdauer ortsaufgelöst zu vermessen.

Deutlich schneller als mit vorheriger Methode kann die Ladungsträgerlebensdauer mit kamerabasierten Messmethoden ortsaufgelöst bestimmt werden. Zu diesem Zweck stehen zwei am ISFH entwickelte Apparaturen zur Verfügung, bei denen entweder das Photolumineszenz-Signal (PCPLI – Photoconductance-Calibrated Photoluminescence Imaging) oder die Infrarotemission (ILM – Infrared Lifetime Mapping) einer Lebensdauerprobe analysiert wird. Der Vorteil der photolumineszenzbasierten Messmethode besteht darin, dass direkt die strahlende Rekombination der Ladungsträger vermessen wird und somit Messartefakte wie sie bei der Charakterisierung der Photoleitfähigkeit auftreten können, hier nur eine untergeordnete Rolle spielen. Aus diesem Grund ist auch die korrekte Bestimmung der Ladungsträgerlebensdauer in defektreichen Materialien bei niedrigeren Überschussladungsträgerdichten möglich.

Um für eine ausreichend hohe Infrarotemission zu sorgen, wird bei der ILM-Methode die Lebensdauerprobe auf 70 °C erhitzt. Eine periodische, optische Generation von Überschussladungsträgern manipuliert die Infrarotemission und erlaubt über eine geeignete Auswerteroutine die Ladungsträgerlebensdauer direkt zu bestimmen. Ein besonderer Vorteil gegenüber photoleitfähigkeitsbasierten Messmethoden ist hier, dass beispielsweise auch einseitig metallisierte Proben, wie sie häufig als Solarzellvorläufer prozessiert werden, vermessen werden können.

Gerne führen wir für Sie die oben angeführten Lebensdauermessungen und Analysemethoden durch. Melden Sie sich bei uns.