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Die alpha300 Halbleiter Edition ist ein hochwertiges konfokales Raman- und Photolumineszenz-Mikroskop, das speziell für die chemische Bildgebung von Halbleitermaterialien konfiguriert wurde. Es hilft Forschenden, die Charakterisierung von Kristallqualität, Verspannungen und Dotierung in ihren Halbleiterproben und Wafern zu beschleunigen.
Der Scantisch des Mikroskops erfasst einen besonders großen Bereich und erlaubt so die Untersuchung von ganzen Wafern mit bis zu 300 mm (12 Zoll) Durchmesser sowie die Aufnahme von großflächigen Raman-Bildern. Das Gerät verfügt über Schwingungsdämpfung und aktive Fokusstabilisierung um topographische Unterschiede während langen oder großflächigen Messungen auszugleichen. Die vollständige Automatisierung aller Komponenten ermöglicht es, das Gerät fernzusteuern und wiederkehrende Messprozesse zu definieren.
In der Halbleiterindustrie ist es wichtig, die Qualität von Wafern über deren gesamte Fläche zu untersuchen. Dabei muss die Homogenität des Materials überprüft und Bereiche mit Verspannungen oder ungleichmäßiger Dotierung müssen aufgespürt werden.
In diesem Beispiel wurde die komplette Oberfläche eines 150 mm (6 Zoll) Siliziumkarbid (SiC) Wafers mit Raman-Mikroskopie untersucht (Anregungswellenlänge 532 nm). Die Analyse zeigte, dass die Konzentration des Dotierstoffs nicht über die komplette Fläche homogen war. Das ultra-sensitive UHTS 600 Spektrometer des Mikroskops war in der Lage Peakverschiebungen von weniger als 0,01 cm-1 zu detektieren und konnte so Verspannungen im Wafer aufzeigen.
Um ein scharfes Raman-Bild des gesamten Wafers zu erhalten, musste die Oberfläche aktiv im Fokus gehalten werden. TrueSurface nahm Topographie und Raman-Daten gleichzeitig auf und kompensierte auftretende Höhenunterschiede.
Außerdem wurde ein Tiefenscan durch einen epitaktisch überwachsenen SiC-Wafer aufgenommen um die Verteilung verschiedener Schichten zu visualisieren.
Probe freundlicherweise zur Verfügung gestellt vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Erlangen.
Konfokale Raman-Mikroskopie bietet Forschung und Qualitätskontrolle in der Halbleiterindustrie viele Möglichkeiten, detaillierte und räumlich aufgelöste chemische Informationen zu erhalten ohne die Probe zu beschädigen. Herkömmliche Halbleitermaterialien wie Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Galliumarsenid (GaAs) können ebenso charakterisiert werden wie neuartige 2D Materialien wie Graphen, Perowskit, Molybdändisulfid (MoS2), Wolframdiselenid (WSe2) und andere Übergangsmetalldichalkogenide (TMDs) und Heterostrukturen. Raman-Bilder visualisieren die räumliche Verteilung verschiedener Materialien und Materialeigenschaften wie Kristallinität, Verspannungen und Dotierungen. Tiefenscans können die Verteilung von Materialien auf Substraten untersuchen und Grenzflächen charakterisieren. Einschlüsse in einer Probe können in Form von 3D Bildern dargestellt werden.
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