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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Produktparametern
von auf einem Wafer ausgebildeten Bauelementen, bei dem mit Hilfe
einer auf einen Waferkontaktbereich aufgesetzten Meßsonde das
Bauelement mit einem elektrischen Signal aus einem Sondenkontakt
beaufschlagt wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Messung von Produktparametern
von einem auf einem Wafer ausgebildeten Bauelement mit einer Meßsonde,
die auf einer Kontaktseite einen mit einem elektrischen Signal beaufschlagbaren
Sondenkontakt aufweist.
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Aus
dem Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Meßsonde auf
einen Waferkontaktbereich aufgesetzt wird und das Bauelement aus
einem Sondenkontakt mit einem elektrischen Signal beaufschlagt wird.
Um einen guten Kontakt zwischen dem Waferkontaktbereich und der
Meßsonde zu
bewerkstelligen ist es im allgemeinen erforderlich, eine Bondverbindung
zwischen dem Sondenkontakt und dem Waferkontaktbereich herzustellen.
Zumindest ist es erforderlich, den Waferkontaktbereich als Kontaktschicht
auf dem Wafer auszubilden. Dies erfordert jedoch zusätzliche
Prozeßschritte,
was die Vermessung der unter der Kontaktschicht liegenden Epitaxieschichten
verzögert.
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In
weiteren bekannten Meßverfahren
werden die Wafer in Bauelemente vereinzelt und das eigentliche Meßverfahren
an einzelnen Bauelementen durchgeführt.
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Ferner
ist bekannt, bei optoelektronischen Bauelementen mit Hilfe der Photolumineszenz
die Emissionswellenlänge
mit maxi maler Emission und den Wirkungsgrad der Elektrolumineszenz
zu bestimmen. Dieses Verfahren liefert jedoch nur Schätzwerte.
Eine Vorhersage ist nicht einmal größenordnungsmäßig möglich.
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Alle
bekannten Verfahren haben darüber
hinaus den Nachteil, daß die
Vermessung der Wafer in der Praxis einige Tage Zeit benötigt und
daß so
eine Steuerung der Epitaxieprozesse nach den Ergebnissen der Messungen
nicht möglich
ist. Außerdem konnte
die ESD-Festigkeit und das Alterungsverhalten bislang nur an vereinzelten
Bauelementen ermittelt werden.
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In
der Druckschrift
EP
0 400 387 A2 ist ein Verfahren zum großflächigen elektrischen Kontaktieren
eines Halbleiterwafers mittels Elektrolyten beschrieben. Die Druckschriften
US 5,639,353 A und
US 4,168,212 A betreffen
ein Verfahren zum Charakterisieren eines Gruppe III-V-Halbleiter-Bauelements beziehungsweise
zum Charakterisieren von Halbleiterwafern unter Verwendung von Kapazitäts-Spannungs-(CV)-Messungen.
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Verfahren
zum Bestimmen von Halbleiterbauelementeigenschaften, bei denen das
zu charakterisierende Bauelement in ein Elektrolyt eingetaucht wird,
sind in den folgenden Druckschriften beschrieben: P. S. Zory et
al., „Diode
Laser Material Evaluation Using Liquid Contact Luminescence”, Proceedings
of LEOS 95, S. 133 f, IEEE, 1995; C. C. Largent et al., „Liquid
contact luminescence for laser material evaluation and flat Panel
display”,
Proceedings of LEOS 97, S. 107 f, IEEE, 1997; und C. F. Hsu et al., „Internal
Quantum Efficiency Measurements of GaInP Quantum Well Laser Material
Using Liquid Contact Luminescence”, Proceedings of Conference Laser
Diodes and Applications, S. 136 ff, SPIE, 1996.
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In
der Druckschrift
US
6,074,546 A ist ein Verfahren zum photochemischen Polieren
einer Oberfläche
eines in einem Elektrolytbad angeordneten Wafers offenbart. Die
Druckschrift
US 5,287,169 A betrifft
ein Verfahren zum Bestimmen von Halbleiterbauelementeigenschaften
mittels kontaktloser Elektroreflexionsmessung.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur zerstörungsfreien
Untersuchung von auf einem Wafer ausgebildeten Bauelementen zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
elektrische Verbindung zwischen Wafer und Meßsonde mit Hilfe, eines zwischen
Waferkontaktbereich und Sondenkontakt eingebrachten Elektrolyten
bewerkstelligt wird, wobei der Sondenkontakt von einem Sondenkörper aus
einem leitfähigen,
transparenten Material gebildet wird.
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Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, mit dem Produktparameter von auf einem Wafer ausgebildeten Bauelement
zerstörungsfrei
gemessen werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Sondenkontakt von der Kontaktseite zurückgesetzt angeordnet ist und
daß auf der
Kontaktseite der Meßsonde
eine sich bis zum Sondenkontakt erstreckende Ausnehmung ausgebildet
ist, die mit einem Elektrolyt befüllbar ist, wobei der Sondenkontakt
von einem Sondenkörper
aus einem leitfähigen,
transparenten Material gebildet ist.
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Durch
die Anwesenheit des Elektrolyten wird eine weitgehend gleichmäßige Stromdichte über den Waferkontaktbereich
hinweg möglich.
Denn ohne Elektrolyten müßte der
Sondenkontakt unmittelbar am Waferkontaktbereich anliegen. Aufgrund
der Rauhigkeit der Oberfläche
des Waferkontaktbereichs und des Son denkontakts würde in diesem
Fall auf einer mikroskopischen Skala nur punktuell tatsächlich ein
Kontakt zwischen der Kontaktfläche
und dem Waferkontaktbereich bestehen. Folglich käme es zu Stromeinschnürungen,
durch die der Waferkontaktbereich lokal aufgeschmolzen wird. Außerdem können Spannungsüberschläge mit den
damit verknüpften
Stromspitzen auftreten. Da der Elektrolyt auch in feine Vertiefungen
des Waferkontaktbereichs und der Meßsonde eintritt, ergibt sich
eine großflächig gut
leitende Verbindung zwischen dem Waferkontaktbereich und dem Sondenkontakt.
Daher treten auch keine Stromeinschnürungen auf. Außerdem besteht nicht
die Gefahr von Spannungsüberschlägen.
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Eine
für die
Durchführung
des vorgeschlagenen Verfahrens geeignete Vorrichtung weist daher eine
Kontaktfläche
auf, die gegenüber
dem Waferkontaktbereich zurückgesetzt
ist und die an eine von der Kontaktseite der Meßsonde her eingebrachte Ausnehmung
angrenzt. In die Ausnehmung kann der Elektrolyt eingebracht werden,
der die elektrische Verbindung zwischen dem Waferkontaktbereich
und dem Sondenkontakt herstellt.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Nachfolgend
wird die Erfindung im einzelnen anhand der beigefügten Zeichnungen
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Meßanordnung;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht durch
den Meßkopf
der Meßanordnung
aus 1;
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3 eine
Aufsicht von unten auf den Meßkopf
aus der 2;
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4 einen
Querschnitt durch eine abgewandelte Meßanordnung; (nicht erfindungsgemäß)
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5 einen
vergrößerten Querschnitt
durch die Meßanordnung
aus 4; (nicht erfindungsgemäß)
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6 ein
Ausführungsbeispiel
einer Pulsstromquelle und einem Querschnitt durch eine weitere abgewandelte
Meßanordnung;
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7 ein
Diagramm mit einer Strom-, Spannungs- und Detektormeßkurve;
und
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8 eine
Querschnittsansicht durch ein weiteren abgewandelten, besonders
einfachen Meßkopf.
(nicht erfindungsgemäß)
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In 1 ist
eine Meßanordnung
dargestellt, die einen auf einem Träger 1 angeordneten
Wafer 2 aufweist. In Kontakt mit dem Wafer 2 befindet
sich ein Meßkopf 3,
der mit Hilfe einer Druckfeder 4 und einer Führung 5 auf
den einem Bauelement zugeordneten Waferkontaktbereich des Wafers 2 gepreßt wird.
Das Bauelement kann beispielsweise ein optoelektronisches Bauelement,
insbesondere eine Leuchtdiode, sein. Im Meßkopf 3 befindet sich
eine Meßvorrichtung 6,
die mit einer Pulsstromquelle 7 verbunden ist. Die Pulsstromquelle 7 ist
auch an den Träger 1 angeschlossen.
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Um
das Licht zu erfassen, das von Bauelementen auf dem Wafer 2 emittiert
wird, ist eine Lichtleitfaser 8 vorgesehen, die zu einem
Detektor 9 führt. Auch
auf der vom Meßkopf 3 abgewandten
Seite des Trägers 1 kann
ein Detektor 10 angeordnet sein, der die von dem Bauelement
emittierte Strahlung erfaßt. Zu
diesem Zweck ist in dem Träger 1 eine
Durchführung
eingebracht, die es dem emittierten Licht ermöglicht, durch den Wafer 2 hindurch
zum Detektor 10 zu gelangen.
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Bei
dem Detektor 9 kann es sich bevorzugt auch um ein Spektrometer
handeln, das zur zeitgleichen Aufnahme eines gesamten Spektrums
eines einzigen Lichtpulses oder nur sehr weni ger Lichtpulse geeignet
ist. Das Spektrometer kann beispielsweise ein Beugungsgitter mit
einem Detektorarray oder in einfachsten Falle zwei Detektoren umfassen,
vor denen Filter mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit
angeordnet sind. In diesem Fall läßt sich eine mittlere Wellenlänge aus
dem Signalverhältnis der
beiden Detektoren bestimmen.
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Der
Detektor 10 kann schließlich auch eine Vielzahl von
räumlich
getrennten Einzeldetektoren eventuell einschließlich einer das Leuchtdichtebild abbrechenden
Linse umfassen. Im allgemeinen Fall weist der Detektor ein Detektorarray
z. B. CCD Kamera auf, mit dem sich die Strahlungsverteilung im Bauelement
bestimmen läßt. Ein
derartiger Detektor 10 liefert folglich Informationen über die
Stromverteilung im Bauelement und die Streuwirkung der Schichtgrenzflächen und
Oberflächen
des Wafers 2.
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Weiterhin
kann bei durchsichtigen Wafern auch der Detektor 10 eine
Lichtleitfaser mit damit verbundenen Spektrometer sein, wie für Detektor 9 beschrieben.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht durch den Meßkopf 3 aus 1.
Die in dem Meßkopf 3 ausgebildete
Meßvorrichtung 6 verfügt über einen Kontaktkörper 11,
der aus einem leitfähigen
und transparenten Material hergestellt ist. Die Leitfähigkeit
des Kontaktkörpers 10 sollte
größer 10–3 Ω–1cm–1 sein.
Für den
Kontaktkörper 11 kommt
beispielsweise dotiertes SiC in Frage, wenn die Meßanordnung für sichtbares
bis infrarotes Licht verwendet wird. Typischerweise weist der Kontaktkörper eine
Abmessung von 500 μm × 500 μm bei einer
Dicke von etwa 200 μm
auf. Der Kontaktkörper 11 ist über Bonddrähte 12 mit
einem Glasplättchen 13 verbunden,
auf dessen dem Kontaktkörper 11 zugewandten
Kontaktseite 14 Leiterbahn 15 ausgebildet sind,
an denen die Bonddrähte 12 befestigt
sind.
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Hinter
dem Glasplättchen 13 befindet
sich ein Detektor 16, der das durch den Kontaktkörper 11 und
das Glasplättchen 13 hindurchtretende
Licht erfassen kann. Der Detektor 16 ist über Bonddrähte 17 mit
einer Leiterplatte 18 verbunden. Auch die Leiterbahnen 15 auf
dem Glasplättchen 13 sind über Bonddrähte 19 mit
der Leiterplatte 18 verbunden. Von dort führen Leitungen 20 zur
Pulsstromquelle 7 und Leitungen 21 zu einer nicht
dargestellten Auswerteelektronik. Bei dem in 2 dargestellten
Meßkopf 3 ist daher
keine Lichtleitfaser 8 nötig.
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Der
Kontaktkörper 11 ist
im Meßkopf 3 im Abstand
zur Oberfläche 22 des
Wafers 2 angeordnet. Dafür ist auf einer Kontaktseite 23 des
Meßkopfs 3 eine
Ausnehmung 24 ausgebildet, die über eine Zuleitung 25 mit
einem Elektrolyt befüllbar
ist. Über
eine Ableitung 26 kann der Elektrolyt aus der Ausnehmung 24 abgesaugt
werden. Bei dem Elektrolyt handelt es sich vorzugsweise um einen
gut leitfähigen und
chemisch wenig aggressiven Elektrolyten wie zum Beispiel um eine
Salzlösung
auf der Basis von MgCl2 oder NaCl. Auch
weitere Elektrolyte, wie beispielsweise MgCl2,
NH4Cl oder Na2SO4, sind erfolgreich getestet worden. Für die Meßanordnung scheint
jede Art von Elektrolyt mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit
und ausreichender Transparenz im jeweiligen Wellenlängenbereich
geeignet zu sein. Letztlich sind die Elektrolyte daher nach ihrer Verträglichkeit
mit nachfolgenden Verarbeitungsschritten des Wafers 2 auszuwählen. Besonders schwerwiegend
ist die Verträglichkeit
des Elektrolyten mit nachfolgenden Verarbeitungsschritten, wenn leichte
Restverunreinigungen des Wafers 2 durch den Elektrolyten
nach Abschluß des
Meßvorgangs zurückbleiben.
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Durch
den Elektrolyten ergibt sich eine gleichmäßige Stromdichte zwischen dem
Kontaktkörper 11 und
einem Waferkontaktbereich 27 eines in einer Epitaxieschicht 28 des
Wafers 2 ausgebildeten Bauelements. Durch die Anwesenheit
des Elektrolyten werden Stromeinschnürungen beim Stromübergang
vom Kontaktkörper 11 zum
Waferkontaktbereich 27 des Bauelements vermieden. Daher
kommt es auch nicht zu einem Aufschmelzen der Oberfläche 22.
Um eine homogene Verteilung des von Kontaktkörper 11 ausgehenden
Stroms zu gewährleisten, muß die Dicke
der Elektrolytschicht wenigstens so groß sein, daß Rauhigkeiten der Oberfläche 22 und des
Kontaktkörpers 11 ausgeglichen
werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Dicke der Elektrolytschicht
wenigstens 5 μm
betragen muß.
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Die
wirksame elektrolytische Kontaktfläche auf dem Wafer 2 ist
vorzugsweise entsprechend der Abmessung des späteren Bauelements gewählt. Die wirksame
elektrolytische Kontaktfläche
liegt daher üblicherweise
zwischen 0,1 mm × 0,1
mm bis etwa 1 mm × 1
mm.
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In 3 ist
eine Aufsicht von unten auf den Meßkopf 3 aus 2 dargestellt.
In der Mitte ist der Kontaktkörper 11 erkennbar,
von dem aus sich die Ausnehmung 24 in seitlicher Richtung
erstreckt. Ferner sind in 3 die Öffnungen
der Zuleitung 25 und der Ableitung 26 zu erkennen.
Sowohl die Ausnehmung 24 als auch die Zuleitung 25 und
die Ableitung 26 sind in einem Kunststoffkörper 29 ausgebildet,
der auch die Meßvorrichtung 6 umschließt.
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In 4 ist
ein abgewandelter Meßkopf 3 im Querschnitt
dargestellt. Die Darstellung ist allerdings nicht maßstäblich. Der
in 4 dargestellte Meßkopf 3 weist ein
in den Kunststoffkörper 29 eingebrachtes Außenrohr 30 auf,
in dem ein Innenrohr 31 angeordnet ist. Innerhalb des Innenrohrs 1 befindet
sich die Lichtleitfaser 8. Das Außenrohr 30 weist eine
Länge auf,
die kleiner ist als die Länge
des Innenrohrs 31. An dem den Wafer 2 abgewandten
Ende des Außenrohrs 30 ist
ein T-Flansch 32 angeordnet. Der T-Flansch 32 weist
eine Dichtung 33 auf, durch die sich das Innenrohr 31 erstreckt.
Das vom Wafer abgewandte Ende des Innenrohrs 31 ist ebenfalls
mit einem T-Flansch 34 abgeschlossen, der eine Dichtung 35 aufweist,
durch die sich die Lichtleitfaser 8 erstreckt. Sowohl der
T-Flansch 32 als auch der T-Flansch 34 weisen
seitliche Anschlußstutzen 36 und 37 auf,
durch die ein Elektrolyt in die Ausnehmung 24 eingebracht
werden kann. Bei dem in 4 dargestellten Meßkopf 3 hat
das Innenrohr 31 die gleiche Funktion wie der Kontaktkörper 11 bei
dem in 2 dargestellten Meßkopf 3. Daher ist
das Innenrohr 31 auch an seinem oberen Ende an die Pulsstromquelle 7 angeschlossen.
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In 5 ist
das untere Ende des Innenrohrs 31 vergrößert dargestellt. Am Ende des
Innenrohrs 31 sind Endflächen 38 des Innenrohrs 31 nach
innen abgeschrägt.
Die Endflächen 38 werden
zweckmäßigerweise
dadurch hergestellt, daß das
Innenrohr 31 entlang seiner Längsachse angebohrt wird. Dabei wird
auch eine isolierende Schutzschicht, zum Beispiel eine Oxidschicht,
entfernt. Durch die abgeschrägten
und daher großflächigen Endflächen 38 kann
der Strom in den Elektrolyt 24 eintreten und im Elektrolyt
weiter zur Oberfläche 22 des
Wafers 2 gelangen. Die im Kontaktbereich 27 des
Wafers 2 emittierte Strahlung kann dann von der Lichtleitfaser 8 erfaßt werden.
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In 6 ist
eine mögliche
Schaltung für
die Pulsstromquelle 7 dargestellt. Die Pulsstromquelle 7 verfügt über eine
Hochspannungsversorgung 39, die über einen Lastwiderstand 40 mit
einem Koppelkondensator 41 verbunden ist. Der Koppelkondensator 41 ist über einen
Vorwiderstand 42 und eine Signalleitung 43 an
den Träger 1 der
Meßanordnung
angeschlossen. Die Signalleitung 43 ist an den Träger 1 angeschlossen,
um ein Übersprechen
des Stromsignals auf die Meßvorrichtung 6 zu
verhindern. Die von der Meßvorrichtung 6 ausgehende
Leitung 20 führt schließlich zur
Pulsstromquelle 7 zurück
und ist dort mit Masse verbunden. Im Nebenschluß zum Meßkopf 3 befindet sich
ein zweiter Lastwiderstand 44. Weiterhin ist im Nebenschluß zur Hochspannungsversorgung 39 ein
Transistor 45 geschaltet, der von einem Pulsgeber 46 gesteuert
ist.
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Für den ersten
Lastwiderstand 40 wird typischerweise ein Wert von 1 MΩ, für den Vorwiderstand 42 ein
Wert von 2 kΩ und
für den
zweiten Lastwiderstand 44 ein Wert von 1 MΩ gewählt. Der Koppelkondensator 41 weist
typischerweise einen Wert von 3 nF auf.
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Der
Transistor 45 dient dazu, den Koppelkondensator 41 aufzuladen
und zu entladen. Die Zeitkonstante für den Aufladevorgang wird dabei durch
den Wert des Koppelkondensators 41 und den Wert des ersten
Lastwiderstands 40 bestimmt. Die Zeitkonstante für den Entladevorgang
wird dagegen durch den Wert des Koppelkondensators 41 und
den Wert des Vorwiderstands 42 bestimmt. Der Widerstand
des Elektrolyten in der Ausnehmung 24 beträgt typischerweise
etwa 50 Ω und
ist daher gegenüber dem
Vorwiderstand 42 im allgemeinen zu vernachlässigen.
Der zweite Lastwiderstand 44 dient schließlich dazu,
den Kondensator 41 auch bei abgehobenem Meßkopf 3 aufzuladen.
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Insgesamt
weist die Pulsstromquelle 7 einen hohen Widerstand auf,
der zwischen 100 und 10 kΩ liegt.
Von der Pulsstromquelle werden von längeren Pausen unterbrochene
Einzelpulse oder Pulsfolgen abgegeben, wobei die Dauer der Einzelpulse
typischerweise zwischen 0,1 μs
und 1 ms liegt. Die von der Pulsstromquelle 7 abgegebene
Gesamtladung der Einzelpulse oder Pulsfolgen sollte jedoch unterhalb
von 1 mAs bleiben, um das Einsetzen elektrochemischer Vorgänge an der
Oberfläche 22 des
Wafers 2 und auf der dem Wafer zugewandten Seite des Kontaktkörpers 11 oder
des Innenrohrs 31 zu verhindern. Falls die elektrochemischen
Vorgänge
an der Oberfläche 22 des
Wafers 2 vernachlässigbar
sind, können
auch andere Hochspannungspulsquellen in Verbindung mit dem Vorwiderstand 42 eingesetzt werden.
Wesentlich ist dabei, daß es
sich um eine Hochspannungspulsquelle mit hohem Innenwiderstand handelt.
Dabei sollte der Innenwiderstand oberhalb von 1 kΩ, zumindest
oberhalb von 100 Ω liegen.
Die Spannung sollte kleiner 100 Volt betragen, aber so groß sein,
daß die
Stromdichten während
der Pulse mit den Stromdichten im späteren Betrieb des Bauelements
vergleichbar sind. Außerdem ist
darauf zu achten, daß die
Spitzenstromstärken
so groß sind,
daß die
Stromaufweitung im Wafer 2 durch die Querleitfähigkeit
im Wafer 2 begrenzt ist. Insbesondere ist die laterale
Stromaufweitung um so geringer, je größer der Strom durch das Bauelement
ist.
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Es
sei angemerkt, daß bei
dem in 6 dargestellten Meßkopf 3 neben der
Meßvorrichtung 6 ein durch
Federkraft auf den Wafer 2 gedrückter Kontaktstift 47 angeordnet
ist, der an eine Gleichstromquelle 48 angeschlossen ist.
Der Kontaktstift 74 dient dazu, das Alterungsverhalten
der Bauelemente auf dem Wafer 2 zu untersuchen. Zu diesem
Zweck werden zunächst
mit der Meßvorrichtung 6 die
optischen Eigenschaften des Bauelements untersucht. Anschließend wird
der Meßkopf 3 so
versetzt, daß der
Kontaktstift 74 auf der Waferkontaktfläche des Wafers 2 aufliegt.
Der Kontaktstift 47 wird dann mit einem Gleichspannungssignal
beaufschlagt, durch das das Bauelement künstlich gealtert wird. Anschließend wird
der Meßkopf 3 auf
seine ursprüngliche
Position zurückgefahren
und die optischen Eigenschaften des Bauelements werden erneut vermessen.
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Für Meßzwecke
ist außerdem
an der Signalleitung 43 ein Strompulstransformator 49 angeordnet.
Der Pulsstromtransformator 49 dient dazu, aus dem Spannungssignal
ein Strommeßsignal
abzuleiten, das für
die Bestimmung der Effizienz eines auf dem Wafer 2 ausgebildeten
Bauelements benötigt wird.
Insbesondere bei optoelektronischen Bauelementen ist die Strommessung
erforderlich, um den Wirkungsgrad des Bauelements zu bestimmen.
Der Strom kann jedoch auch über
den Spannungsabfall am Vorwiderstand 42 oder über ein
in 6 nicht dargestellten Meßwiderstand, dessen Wert typischer Weise
1 Ω beträgt, gemessen
werden. Der Meßwiderstand
ist vorzugsweise anstelle des Pulsstromtransformators 49 in
der Leitung 20 angeordnet, da ein Meßsignal mit Massebezug im allgemein
von Vorteil ist.
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Beim
Betrieb der Pulsstromquelle 7 ist der Transistor 45 zunächst offen
und der Koppelkondensator 41 lädt sich auf. Um den Strompuls
auszulösen, wird
der Transistor 45 geschlossen. Dadurch wird ein Pulssignal über den
Vorwiderstand 42 an den Träger 1 abgegeben, dessen
abfallende Flanke von der Zeitkonstante τ = RC bestimmt ist.
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In 7 verdeutlicht
eine Strommeßkurve 50 den
Verlauf des Strompulses. Man erkennt einen steilen Anstieg 51,
auf den die abfallende Flanke 52 folgt, für deren
Zeitkonstante τ =
RC gilt. Auch ein Detektorsignal 53 des Detektors 9 weist
in etwa diese Zeitkonstante auf.
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Es
sei angemerkt, daß ein
Unterschwinger 54 zu Beginn des Detektorsignals 53 durch
ein Übersprechen
des Strompulses auf den Leitungen 43 und 20 auf
die Elektronik des Detektors 16 zustande kommt.
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Von
Interesse ist ferner eine Spannungsmeßkurve 45, die einen
wesentlich langsameren Abfall als die Strommeßkurve 50 und das
Detektorsignal 53 aufweist. Dies beruht zum einen auf einer
im speziellen gemessenen Fall im Kontaktkörper 11 ausgebildeten
Diodenstruktur und zum anderen auf der Polarisation des in der Ausnehmung 24 eingebrachten Elektrolyten.
Insofern macht sich ein Akkumulator-Effekt bemerkbar. Der langsame
Abfall der Spannungsmeßkurve 55 zeigt,
daß es
wesentlich darauf ankommt, kurze Pulse auf den Kontaktkörper 11 zu
geben. Die Pulsdauer sollte typischerweise zwischen 0,1 μs und 1 ms
liegen. Der Abstand zwischen den einzelnen Pulsen sollte oberhalb
von 1 ms liegen.
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Außer der
hier beschriebenen besonders einfachen Schaltung zur Strompulserzeugung
können
auch andere Hochspannungs-Pulsgeneratoren in
Verbindung mit dem Vorwiderstand 42 eingesetzt werden.
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Schließlich zeigt 8 eine
Querschnittsansicht durch einen weiteren Meßkopf 3, der sich
durch seinen besonders einfachen Aufbau auszeichnet. Der in 8 dargestellte
Meßkopf 3 weist
anstelle des Kunststoffkörpers 29 einen
Metallkörper 56 auf, der über eine
dünne Isolierplatte 57 vom
dar unter liegenden Wafer 2 elektrisch getrennt ist. Die
Ausnehmung 24 ist nach oben hin durch die Lichtleitfaser 8 begrenzt.
Da der Metallkörper 56 selbst
direkt an die Pulsstromquelle 7 angeschlossen ist, wirkt
bei dem in 8 dargestellten Meßkopf 3 der
Metallkörper 56 selbst
als Sondenkontakt, über
den der Strom in den Elektrolyt in der Ausnehmung 54 eingespeist
wird.
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Um
den Elektrolyt in den Meßkopf 3 einzuspeisen,
ist eine Zuleitung 25 und optional eine Ableitung 26 vorgesehen.
Die Zuleitung 25 und die optionale Ableitung 26 sind
jeweils durch Querbohrungen 58 und Längsbohrungen 59 gebildet.
Die Querbohrungen 58 sind seitlich in den Meßkopf 3 eingebracht und
münden
in die Ausnehmung 24. Nach außen sind die Querbohrungen 58 durch
Pfropfen 60 verschlossen. Die in die Querbohrungen 58 mündenden Längsbohrungen 59 führen schließlich zur
Rohren 61, die die Zuleitung 25 und die optionale
Ableitung 26 bilden.
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Bei
dem Meßkopf 3 aus 8 wird
der Strom über
den Metallkörper 58 in
den Elektrolyten in der Ausnehmung 24 eingespeist. Von
dort gelangt der Strom durch eine Öffnung 62 in der Isolatorplatte 57,
die ebenfalls mit Elektrolyt gefüllt
ist, zur Oberfläche 22 des
Wafers 2. Beim Meßkopf 3 ist
somit kein separater Kontaktkörper
aus SiC oder einem anderen transparenten leitfähigen Material erforderlich.
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Außerdem wird
bei dem Meßkopf 3 vor
jeden Meßvorgang
durch Nachdrucken von Elektrolyt durch die Zuleitung 25 die
Ausnehmung 24 gefüllt. Überschüssiger Elektrolyt
wird dabei nach dem Aufsetzen des Meßkopfs 3 auf die Oberfläche 22 des Wafers 2 über undichte
Stellen zwischen dem Meßkopf 3 und
der Oberfläche 22 des
Wafers 2 verdrängt. Falls
die optionale Ableitung 26 vorhanden ist kann selbstverständlich der
Elektrolyt 26 vor dem Abheben des Meßkopfs 3 durch die
Ableitung 26 abgeführt werden.
Ferner ist es denkbar, über
die Zuleitung 25 sowohl die Zufuhr des Elektrolyten zu
bewerkstelligen als auch den Elektrolyten abzusaugen. In diesem Fall
ergibt sich eine besonders kleine Bauform für den Meßkopf 3.