DE102004026145A1 - Halbleiterstruktur mit einem spannungsempfindlichen Element und Verfahren zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur - Google Patents

Halbleiterstruktur mit einem spannungsempfindlichen Element und Verfahren zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur Download PDF

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Abstract

Eine Halbleiterstruktur umfasst ein spannungsempfindliches Element. Eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ist für eine elastische Spannung in der Halbleiterstruktur repräsentativ. Zusätzlich kann die Halbleiterstruktur ein elektrisches Element umfassen. Das spannungsempfindliche Element und das elektrische Element umfassen Teile einer gemeinsamen Schichtstruktur. Analysatoren können dafür ausgelegt sein, eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements, die für eine elastische Spannung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist, und eine Eigenschaft des elektrischen Elements zu bestimmen. Die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements kann bestimmt werden und der Herstellungsprozess kann auf Grundlage der bestimmten Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements geändert werden. Die Eigenschaft des elektrischen Elements kann mit der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in Beziehung gesetzt werden, um einen Einfluss einer elastischen Spannung auf das elektrische Element zu untersuchen.

Description

  • GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere auf die Messung elastischer Spannungen in Halbleiterstrukturen.
  • BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Integrierte Schaltkreise umfassen eine große Anzahl einzelner Schaltkreiselemente wie beispielsweise Transistoren, Kondensatoren und Widerstände. Diese Elemente werden intern mit Hilfe elektrisch leitfähiger Leitungen verbunden, um komplexe Schaltkreise wie etwa Speichervorrichtungen, Logikbausteine und Mikroprozessoren auszubilden. Eine Verbesserung der Leistung integrierter Schaltkreise erfordert eine Verringerung der Strukturgrößen. Neben einer Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit aufgrund verringerter Signalausbreitungszeiten ermöglichen es verringerte Strukturgrößen, die Anzahl funktionaler Elemente im Schaltkreis zu vergrößern, um seinen Funktionsumfang zu erweitern. Heute können fortschrittliche Halbleiterstrukturen Strukturelemente mit einer Größe von 0,1 μm oder weniger umfassen.
  • Wenn die Größe von Strukturelementen wie Schaltkreiselementen und elektrisch leitfähigen Leitungen abnimmt, werden die Auswirkungen elastischer Spannungen immer wichtiger. Üblicherweise sind elektrisch leitfähige Leitungen in einem Zwischenschichtdielektrikum eingebettet. Wenn im Zwischenschichtdielektrikum eine elastische Spannung auftritt, kann die mechanische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Leitungen und dem Zwischenschichtdielektrikum und/oder Strukturelementen, mit denen sie verbunden sind, wie etwa anderen elektrisch leitfähigen Leitungen und Schaltkreiselementen, geschwächt werden. Dies kann die Stabilität des integrierten Schaltkreises nachteilig beeinflussen und zu einem erhöhten Kontaktwiderstand zwischen den elektrisch leitfähigen Leitungen führen. Der erhöhte Kontaktwiderstand wiederum kann die Funktionsfähigkeit des integrierten Schaltkreises nachteilig beeinflussen und zu einer schnellen Verschlechterung des Schaltkreises aufgrund einer übermäßigen Wärmeentwicklung führen. Eine elastische Spannung kann auch zu einem Ablösen der elektrisch leitfähigen Leitung von einem Strukturelement, mit dem sie verbunden ist, führen, was zu einem Versagen des integrierten Schaltkreises führen kann.
  • Eine elastische Spannung im Zwischenschichtdielektrikum kann besonders nachteilig sein, wenn das Zwischenschichtdielektrikum Low-k-Materialien, die verwendet werden, um durch Fremdkapazitäten verursachte Verzögerungen der Signalausbreitung zu verringern, enthält. Da diese Materialien vergleichsweise schwache Bindungen aufweisen, kann die elastische Spannung sogar zur Ausbildung von Rissen und/oder zur Ablösung elektrisch leitfähiger Leitungen vom Zwischenschichtdielektrikum führen.
  • Andererseits kann eine elastische Spannung bewusst genutzt werden, um die Leistung von Schaltkreiselementen zu verbessern. Eine Zug- oder Druckspannung in einem Halbleitermaterial kann zu einer veränderten Beweglichkeit der Elektronen und Löcher führen. Erzeugen einer Zugspannung erhöht die Beweglichkeit der Elektronen, wobei abhängig von der Stärke der Zugspannung eine Erhöhung um bis zu 20 % erreicht werden kann, die sich wiederum direkt in eine entsprechende Zunahme der Leitfähigkeit übersetzt. Die durch eine elastische Zugspannung verursachte Zunahme der Elektronenbeweglichkeit kann genutzt werden, um die Leistung von Feldeffekttransistoren vom n-Typ zu verbessern, indem die Beweglichkeit von Ladungsträgern im Kanalgebiet erhöht wird. Andererseits erhöht eine Druckspannung im Kanalgebiet eines Feldeffekttransistors vom p-Typ die Löcherbeweglichkeit, was genutzt werden kann, um die Leistung des Transistors zu verbessern.
  • Es wurde vorgeschlagen, eine Silicium-Germanium-Schicht oder eine Silicium-Kohlenstoff-Schicht im oder unter dem Kanalgebiet eines Transistors einzuführen, um eine Zug- oder Druckspannung im Kanalgebiet zu erzeugen. Alternativ kann eine elastische Spannung im Kanalgebiet erzeugt werden, indem eine verspannte Abstandsschicht abgeschieden und die Abstandsschicht geätzt wird, um Abstandselemente mit einer Zug- oder Druckspannung neben der Gateelektrode zu erzeugen.
  • Demnach kann eine elastische Spannung in einem integrierten Schaltkreis die Leistung des Schaltkreises wesentlich beeinflussen. Deshalb kann eine Messung einer elasti schen Spannung in einer Halbleiterstruktur wichtig für die Konstruktion eines integrierten Schaltkreises oder eines Strukturelements darin sein.
  • Ein Verfahren nach dem Stand der Technik zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur wird nun beschrieben.
  • Üblicherweise wird die Krümmung eines Substrats gemessen, wofür ein Profiler (Profilometer), also ein Instrument, das dafür ausgelegt ist, eine Oberfläche des Substrats mit Hilfe eines Fühlers abzutasten, verwendet wird. Anschließend wird eine Materialschicht auf dem Substrat abgeschieden. Wenn das Abscheiden der Materialschicht eine elastische Spannung erzeugt, wird das Substrat gebogen. Dadurch ändert sich die Krümmung des Substrats. Nach dem Abscheiden der Schicht wird die Krümmung des Substrats noch einmal gemessen. Anschließend wird die elastische Spannung in der Schicht aus den Krümmungen, die vor und nach dem Abscheiden der Schicht gemessen wurden, mit Hilfe einer mit Hilfe der Elastizitätstheorie abgeleiteten Gleichung berechnet.
  • Ein Problem, das bei der konventionellen Messung einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur auftritt, ist, dass die Dicke des Substrats in die Berechnung der elastischen Spannung eingeht. Je dicker das Substrat ist, desto kleiner ist die Änderung der Krümmung, die von einer bestimmten elastischen Spannung verursacht wird, und desto weniger empfindlicher ist deshalb auch die Messung. Andererseits werden dünne Substrate leicht von der Schwerkraft verformt, was die Präzision der Messung ebenfalls nachteilig beeinflussen kann.
  • Ein weiteres Problem, das bei der konventionellen Messung einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur auftritt, ist, dass die Krümmung des Substrats über einen Bereich von bis zu mehreren Zentimetern gemessen werden muss, so dass Inhomogenitäten des Substrats und/oder der abgeschiedenen Schicht zu fehlerhaften Messergebnissen führen können.
  • Noch ein weiteres Problem, das bei der konventionellen Messung einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur auftritt ist, dass zum Messen einer elastischen Spannung zwischen einem ersten Material und einem zweiten Material ein Substrat, das aus einem der Materialien besteht, bereitgestellt wird. Dies kann die Kosten des Messverfahrens wesentlich erhöhen, insbesondere wenn teure und/oder schwierig zu handhabende Materialien untersucht werden.
  • Noch ein weiteres Problem, das bei der konventionellen Messung der elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur auftritt, ist, dass die Messung nicht an Ort und Stelle durchgeführt werden kann, während die Halbleiterstruktur verarbeitet wird.
  • Im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme besteht ein Bedarf nach einer Vorrichtung und einem Verfahren, das eine genaue Messung der elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur ermöglicht.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Halbleiterstruktur ein spannungsempfindliches Element. Eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ist für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ. Außerdem umfasst die Halbleiterstruktur ein elektrisches Element. Das spannungsempfindliche Element und das elektrische Element umfassen Teile einer gemeinsamen Schichtstruktur.
  • Gemäß einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur ein spannungsempfindliches Element, das in der Halbleiterstruktur ausgebildet ist, und ein elektrisches Element, das in der Halbleiterstruktur ausgebildet ist. Das spannungsempfindliche Element und das elektrische Element umfassen Teile einer gemeinsamen Schichtstruktur. Die Anordnung umfasst einen ersten Analysator, der dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements zu bestimmen, wobei die Eigenschaft für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist, und einen zweiten Analysator, der dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft des elektrischen Elements zu bestimmen.
  • Gemäß noch einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur ein spannungsempfindliches Element, das in der Halbleiterstruktur ausgebildet ist, und einen Analysator. Der Analysator umfasst eine Lichtquelle und einen Lichtdetektor. Der Analysator ist dafür ausgelegt, eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements zu bestimmen, wobei die Eigenschaft für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist.
  • Gemäß noch einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur Ausbilden einer ersten Halbleiterstruktur mit Hilfe des Herstellungsprozesses. Zusätzlich umfasst das Verfahren Ausbilden eines spannungsempfindlichen Elements in der ersten Halbleiterstruktur. Eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements wird bestimmt. Die Eigenschaft ist für eine elastische Spannungsbedingung in der ersten Halbleiterstruktur repräsentativ. Der Herstellungsprozess wird auf Grundlage der bestimmten Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements modifiziert. Mit Hilfe des modifizierten Herstellungsprozesses wird eine zweite Halbleiterstruktur ausgebildet und ein elektrisches Element in der zweiten Halbleiterstruktur ausgebildet.
  • Gemäß noch einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur Ausbilden eines spannungsempfindlichen Elements in der Halbleiterstruktur und Ausbilden eines elektrischen Elements in der Halbleiterstruktur. Eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements wird bestimmt. Die Eigenschaft ist für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ. Eine Eigenschaft des elektrischen Elements wird bestimmt. Die Eigenschaft des elektrischen Elements wird mit der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in Beziehung gesetzt.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen definiert und werden mit der folgenden ausführlichen Beschreibung noch deutlicher, wenn diese mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verwendet wird. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Skizze einer Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Skizze einer Laservorrichtung zum Ausbilden eines spannungsempfindlichen Elements in einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine schematische Skizze einer Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische Ansicht einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6a–6c Stadien der Herstellung einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Ansicht einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8–10 Skizzen von Anordnungen zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
  • 11a–11c Stadien der Herstellung einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Ausführungsformen, die in der folgenden ausführlichen Beschreibung und in den Zeichnungen dargestellt werden, beschrieben wird, sollte verstanden werden, dass die folgende ausführliche Beschreibung ebenso wie die Zeichnungen nicht dafür gedacht ist, die vorliegende Erfindung auf die speziell offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern dass vielmehr die beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele für die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung, deren Umfang durch die beigefügten Patentansprüche definiert wird, sind.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mechanische Spannungen in einer Halbleiterstruktur zu messen, um ihren Einfluss auf ein elektrisches Element, das beispielsweise eine elektrisch leitfähige Leitung oder ein Feldeffekttransistor sein kann, zu bestimmen und einen Herstellungsprozess für die Halbleiterstruktur anzupassen. Das spannungsempfindliche Element kann während des Herstellungsprozesses im Waferstadium mit Hilfe von Verfahrensschritten, die in der Halbleiterherstellung verwendet werden, realisiert werden. Die Messung kann an Ort und Stelle während der Herstellung der Halbleiterstruktur durchgeführt werden, um einen Aufbau und/oder eine Relaxation der elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur zu beobachten und/oder kann nach der Fertigstellung der Halbleiterstruktur durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um elastische Spannungseigenschaften einer Halbleiterstruktur, die beispielsweise ein Wafer mit einem oder mehreren integrierten Schaltkreisen sein kann, während eines industriellen Produktionsprozesses an Ort und Stelle oder in der Fertigungsanlage zu beobachten und um den Produktionsprozess zum Steuern einer elastischen Spannung in der hergestellten Halbleiterstruktur zu verändern.
  • Gemäß veranschaulichenden Ausführungsformen umfasst eine Halbleiterstruktur ein spannungsempfindliches Element, das eine Eigenschaft hat, die für eine Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist. Außerdem kann die Halbleiterstruktur ein elektrisches Element umfassen. Das spannungsempfindliche Element und das elektrische Element können Teile einer gemeinsamen Schichtstruktur umfassen. Durch Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements kann man eine e lastische Spannung in der Halbleiterstruktur, die das elektrische Element beeinflusst, messen. Eine Eigenschaft des elektrischen Elements kann bestimmt und mit der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in Beziehung gesetzt werden, um den Einfluss der elastischen Spannung auf die Leistung des elektrischen Elements zu untersuchen.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird in einer ersten Halbleiterstruktur ein spannungsempfindliches Element ausgebildet und eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements, die für eine elastische Spannungsbedingung in der ersten Halbleiterstruktur repräsentativ ist, bestimmt. Anschließend wird ein Herstellungsprozess, der zur Herstellung der ersten Halbleiterstruktur verwendet wurde, modifiziert, wobei die elastischen Spannungsbedingungen in der ersten Halbleiterstruktur, die aus der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements abgeleitet wurden, berücksichtigt werden. Mit Hilfe des modifizierten Herstellungsprozesses wird eine zweite Halbleiterstruktur hergestellt und ein elektrisches Element wird in der zweiten Halbleiterstruktur ausgebildet. Dadurch kann das elektrische Element in der zweiten Halbleiterstruktur wohldefinierten elastischen Spannungsbedingungen ausgesetzt werden.
  • Eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur kann ein spannungsempfindliches Element, das in einer Halbleiterstruktur ausgebildet ist, und einen Analysator, der dafür ausgelegt ist, die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements zu bestimmen, umfassen. Insbesondere kann dieser Analysator dafür ausgelegt sein, die Eigenschaft mit optischen Mitteln zu bestimmen. Zusätzlich kann ein zweiter Analysator, der dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft eines in der Halbleiterstruktur ausgebildeten elektrischen Elements zu bestimmen, bereitgestellt werden.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Halbleiterstruktur 100 gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Halbleiterstruktur 100 umfasst ein Substrat 101. Über dem Substrat 101 ist eine Schichtstruktur 107 ausgebildet. Die Schichtstruktur 107 umfasst eine Schicht 102 aus einem ersten Material, eine Schicht 104 aus einem zweiten Material und eine Schicht 105 aus einem dritten Material. Ein spannungsempfindliches Element ist in Form einer Leitung 103 aus einem durchsichtigen Material, die sich in einer Längsrichtung x durch die Schicht 102 in der Halbleiterstruktur 100 erstreckt, bereitgestellt. Die Schicht 105 umfasst ein elektrisches Element, das in Form einer elektrisch leitfähigen Leitung 110 bereitgestellt ist. Die elektrisch leitfähige Leitung 110 ist durch isolierende Bereiche 106 von anderen Bereichen der Schicht 105 getrennt.
  • Das durchsichtige Material der Leitung 103 kann ein Glas, ein Polymer, ein keramisches Material oder irgendein anderes Material mit hoher Lichtdurchlässigkeit sein. Dabei ist der Begriff "Licht" so zu verstehen, dass er sowohl den sichtbaren Wellenlängenbereich als auch infrarotes und ultraviolettes Licht umfasst. Das keramische Material kann Aluminiumoxid (Al2O3) umfassen. Die Schicht 102 kann ein erstes dielektrisches Material, das beispielsweise Siliciumdioxid umfassen kann, enthalten. Die Schicht 103 kann ein zweites dielektrisches Material, beispielsweise ein Low-k-Material wie etwa hydriertes Siliciumoxycarbid (SiCOH) enthalten. Das dritte Material kann ein Metall, beispielsweise Kupfer, umfassen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können das erste und das zweite Material ein im Wesentlichen gleiches dielektrisches Material, beispielsweise Siliciumdioxid, umfassen.
  • In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Halbleiterstruktur 100 ein anderes elektrisches Element als eine elektrisch leitfähige Leitung umfassen. Insbesondere kann das elektrische Element einen Feldeffekttransistor umfassen.
  • In solchen Ausführungsformen können die Schicht 102 und die Schicht 105 Silicium enthalten. Die Schicht 104 kann so ausgelegt sein, dass eine Druck- oder Zugspannung in der Schicht 105 erzeugt wird und kann beispielsweise eine Legierung aus Silicium und Germanium oder eine Legierung aus Silicium und Kohlenstoff enthalten. Ein Kanalgebiet des Feldeffekttransistors kann in der Schicht 105 ausgebildet sein. Das Substrat 101 kann ein Isolatormaterial wie etwa Siliciumdioxid enthalten. Dann ist der Feldeffekttransistor in einer Silicon-on-Insulator-Anordnung ausgebildet. Alternativ kann das Substrat 101 ein Halbleitermaterial, beispielsweise Silicium, enthalten.
  • Eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements 103 ist für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ.
  • Die Eigenschaft kann eine Länge eines optischen Pfads von Licht, das durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material hindurchtritt, sein. Wenn in der Halbleiterstruktur 100 eine elastische Spannung vorhanden ist, wird die Leitung 103 aus durchsichtigem Material deformiert. Die Leitung 103 kann in der Längsrichtung x gestreckt werden, so dass eine Länge der Leitung 103 zunimmt, oder in der Längsrichtung x zusammengedrückt werden, so dass eine Länge der Leitung 103 abnimmt, je nachdem ob die Schichtstruktur 107 einer Zug- oder einer Druckspannung ausgesetzt ist.
  • Wenn die Länge der Leitung 103 zunimmt bzw. abnimmt, nimmt eine Länge eines optischen Wegs von Licht, das durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material hindurchtritt, zu bzw. ab. Somit ist die Länge des optischen Wegs von Licht, das durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material hindurchtritt, eine Eigenschaft der Leitung 103, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ ist.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ ist, eine Wellenlänge von Licht, das in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material reflektiert wird.
  • Hierfür kann die Leitung 103 einen Gitterbereich, in dem ein Brechungsindex periodische Änderungen in der Längsrichtung x zeigt, aufweisen. Der Gitterbereich umfasst Zonen, in denen der Brechungsindex des durchsichtigen Materials größer als in anderen Bereichen der Leitung 103 ist. Die Zonen mit größerem Brechungsindex haben einen vorbestimmten Abstand.
  • Wegen der Änderungen des Brechungsindexes wird aufgrund des Bragg-Effekts Licht gestreut. Wenn Licht einer Wellenlänge in einer Ausbreitungsrichtung, die im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung x ist, durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material hindurchtritt, wird an jeder der Zonen mit größerem Brechungsindex ein Teil des Lichts in einer Rückwärtsrichtung, die der Ausbreitungsrichtung entgegengesetzt ist, gestreut.
  • Wenn die Wellenlänge des Lichts im durchsichtigen Material im Wesentlichen gleich dem Doppelten des Abstands der Zonen mit größerem Brechungsindex ist, interferieren die Anteile des Lichts, die an den Zonen mit größerem Brechungsindex reflektiert werden, konstruktiv. Dies hat zur Folge, dass ein hoher Anteil des Lichts durch den Gitterbereich reflektiert wird und die Durchlässigkeit der Leitung 103 aus durchsichtigem Material für das Licht gering ist.
  • Wenn sich dagegen die Wellenlänge des Lichts im durchsichtigen Material wesentlich vom Doppelten des Abstands der Zonen mit größerem Brechungsindex unterscheidet, interferieren die Anteile des Lichts, die an den Zonen mit größerem Brechungsindex reflektiert werden, destruktiv. Deshalb wird das Licht nicht am Gitterbereich reflektiert und durch den Gitterbereich durchgelassen.
  • Wenn Licht mit einem Kontinuum von Wellenlängen durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material hindurchtritt, wird ein Teil des Lichts, der im durchsichtigen Material eine Wellenlänge hat, die im Wesentlichen gleich dem Doppelten des Abstands der Zonen mit größerem Brechungsindex ist, reflektiert. Der Rest des Lichts wird durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material im Wesentlichen durchgelassen. Deshalb weist ein Spektrum des reflektierten Lichts einen Peak bei einer charakteristischen Wellenlänge, die für den Abstand der Zonen mit größerem Brechungsindex repräsentativ ist, auf. Das Spektrum des durchgelassenen Lichts weist bei der charakteristischen Wellenlänge ein Minimum auf.
  • Wenn in der Halbleiterstruktur 100 eine elastische Spannung vorhanden ist, wird die Leitung 103 aus durchsichtigem Material gedehnt oder zusammengedrückt. Dabei nimmt der Abstand zwischen den Zonen mit größerem Brechungsindex zu oder ab. Das hat zur Folge, dass die charakteristische Wellenlänge der Leitung 103 zu- oder abnimmt. Somit ist die charakteristische Wellenlänge eine Eigenschaft, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ ist.
  • Die Leitung 103 kann sich durch einen erheblichen Teil der Halbleiterstruktur 100 erstrecken. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Halbleiterstruktur 100 einen Wafer mit mehreren Chips. Die mehreren Chips umfassen elektrische Elemente, die das oben beschriebene elektrische Element umfassen. Die Leitung 103 kann in Zwischenräumen (Ritzlinien) zwischen den Chips, die zum Schneiden des Wafers nach dem Herstellungsprozess vorgesehen sind, ausgebildet werden. Vorteilhafterweise ermöglicht dies das Bereitstellen des spannungsempfindlichen Elements in der Halbleiterstruktur, ohne dass wesentlich mehr Waferfläche benötigt wird. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst der Wafer eine Teststruktur, in der die Leitung 103 ausgebildet ist.
  • Der Gitterbereich kann einen wesentlichen Teil der Leitung 103 aus durchsichtigem Material umfassen. Dadurch kann eine mittlere elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 100 gemessen werden. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst der Gitterbereich nur einen Teil der Halbleiterstruktur 100. Der Gitterbereich kann eine Länge von weniger als 400 μm haben. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Gitterbereich eine Länge von weniger als 200 μm oder weniger als 100 μm haben. Vorteilhafterweise wird dadurch eine genaue Messung der elastischen Spannung in einem kleinen Bereich der Halbleiterstruktur 100 ermöglicht.
  • In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ ist, eine Doppelbrechung von Licht in dem durchsichtigem Material. In solchen Ausführungsformen kann das durchsichtige Material ein Glas, ein Polymer oder irgendein anderes den Fachleuten bekanntes durchsichtiges Material, das eine spannungsinduzierte Doppelbrechung zeigt, umfassen.
  • Wenn in der Halbleiterstruktur 100 eine elastische Spannung vorhanden ist, ist auch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material der elastischen Spannung ausgesetzt. Die elastische Spannung erzeugt eine Doppelbrechung im durchsichtigen Material. Bei der Doppelbrechung hängt ein Brechungsindex des Materials von der Polarisationsrichtung des Lichts, das durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material hindurchtritt, ab, was den Fachleuten wohlbekannt ist. Dadurch kann ein Polarisationszustand des Lichts, das durch die Leitung 103 hindurchtritt, verändert werden.
  • 5 zeigt eine Halbleiterstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Halbleiterstruktur 500 umfasst ein Substrat 501, auf dem eine Schichtstruktur 507 ausgebildet ist. Die Schichtstruktur 507 umfasst eine Schicht 502 aus einem ersten Material, eine Schicht 504 aus einem zweiten Material und eine Schicht 505 aus einem dritten Material. Ähnlich wie die Schichtstruktur 107 in der mit Bezug auf 1 beschriebenen Halbleiterstruktur 100 umfasst die Schichtstruktur 507 ein elektrisches Element, das in Form einer elektrisch leitfähigen Leitung 510, die von anderen Bereichen der Schicht 505 durch isolierende Bereiche 506 getrennt ist, bereitgestellt ist. Alternativ kann das elektrisch leitfähige Element in Form eines Feldeffekttransistors bereitgestellt werden.
  • Zusätzlich umfasst die Halbleiterstruktur 500 ein elastisches Element 509. Das elastische Element 509 umfasst einen Balken 520, der sich über einen Graben 513 erstreckt und an Seitenwänden 511, 512 des Grabens 513 befestigt ist. Die Seitenwände 511, 512 sind Halterungen, die einen Abstand h zwischen dem Balken 520 und einer Bodenfläche des Grabens 513 bereitstellen. Der Balken 520 umfasst einen Teil der Schicht 504 und einen Teil der Schicht 505.
  • Der Balken 520 muss nicht zwei Materialschichten umfassen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst der Balken 520 nur eine einzige Materialschicht oder drei oder mehr Schichten.
  • Wenn in der Schichtstruktur 507 eine Druckspannung vorhanden ist, ist der Balken 520 Kräften ausgesetzt, die von den Seitewänden 511, 512 auf einen mittleren Teil des Balkens 520 zu wirken, was zu einer Verformung des Balkens 520 führen kann. Das Verhalten des Balkens 520 unter dem Einfluss der Kräfte kann mit Hilfe der den Fachleuten bekannten Elastizitätstheorie bestimmt werden. Wenn die Kräfte klein sind, bleibt der Balken gerade. Sobald die Kräfte eine kritische Stärke überschreiten, biegt sich der Balken durch. Dann wird der mittlere Teil des Balkens um eine Durchbiegungshöhe d angehoben. Die Durchbiegung des Balkens 520 und die Durchbiegungshöhe d sind für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 500 repräsentativ. Die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 500 kann aus der Durchbiegungshöhe d berechnet werden.
  • Der Balken 520 in einer Halbleiterstruktur 500 gemäß der vorliegenden Erfindung muss nicht nach oben durchgebogen sein, wie in 5 gezeigt. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Balken 520 nach unten durchgebogen sein, so dass die mittleren Teile des Balkens 520 eine kleinere Höhe über der Bodenfläche des Grabens 513 haben als die Bereiche, die den Seitenwänden 511, 512 benachbart sind, was einem negativen Wert der Durchbiegungshöhe d entspricht.
  • Wenn in der Halbleiterstruktur 500 eine Zugspannung vorhanden ist, ist der Balken Kräften ausgesetzt, die auf die Seitenwände 511, 512 zu wirken. Diese Kräfte neigen dazu, den Balken 520 zu strecken. Wenn der Balken 520 gestreckt wird, nimmt eine Steifigkeit des Balkens 520 bezüglich einer Kraft, die auf den Balken wirkt, zu. Somit ist die Steifigkeit des Balkens 520 eine Eigenschaft des Balkens 520, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 500 repräsentativ ist. Die elastische Spannung der Halbleiterstruktur 500 kann mit Hilfe der Elastizitätstheorie aus der Steifigkeit des Balkens 520 berechnet werden.
  • 7 zeigt eine Halbleiterstruktur 700 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Halbleiterstruktur 700 umfasst ein Substrat 701, auf dem eine Schichtstruktur 707 mit einer Schicht 702 aus einem ersten Material, einer Schicht 704 aus einem zweiten Material und einer Schicht 705 aus einem dritten Material ausgebildet ist. Die Schichtstruktur 707 kann ein elektrisches Element, das eine elektrisch leitfähige Leitung 710 und isolierende Bereiche 706, die die elektrisch leitfähige Leitung 710 von anderen Bereichen der Schicht 705 trennen, umfassen kann, aufweisen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das elektrische Element einen Feldeffekttransistor umfassen.
  • Die Halbleiterstruktur 700 umfasst ein elastisches Element 709. Das elastische Element 709 umfasst einen Auslegerbalken 720, der über einem Graben 713 vorgesehen und an einer Seitenwand 711 des Grabens 713 befestigt ist. Die Seitenwand 711 ist eine Halterung, die einen Abstand h' zwischen dem Auslegerbalken 720 und einer Bodenfläche des Grabens 713 bereitstellt. Der Balken umfasst Teile der Schichten 704 und 705. Wenn eine oder beide der Schichten 704, 705 verspannt ist, tritt eine Verformung des Auslegerbalkens 720, die eine Biegung des Auslegerbalkens 720 umfasst, auf. Durch die Biegung wird eine Spitze des Auslegerbalkens 720 um eine Biegungshöhe b angehoben. Die Biegungshöhe b kann positiv oder negativ sein, je nachdem ob der Auslegerbalken 720 nach oben oder nach unten gebogen ist.
  • Eine Beziehung zwischen der elastischen Spannung in den Schichten 704, 705 und der Biegungshöhe b kann mit Hilfe der den Fachleuten bekannten Elastizitätstheorie abgeleitet werden. Somit sind die Biegung des Auslegerbalkens 720 und die Biegungshöhe b Eigenschaften des elastischen Elements, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 700 repräsentativ sind.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Halbleiterstrukturen mit einem einzigen spannungsempfindlichen Element beschränkt. Eine Halbleiterstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann mehrere spannungsempfindliche Elemente umfassen. Die spannungsempfindlichen Elemente können im Wesentlichen gleich und in verschiedenen Bereichen der Halbleiterstruktur angeordnet sein. Damit können elastische Spannungen in verschiedenen Bereichen der Halbleiterstruktur bestimmt werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Halbleiterstruktur verschiedene spannungsempfindliche Elemente. Beispielsweise kann die Halbleiterstruktur eine Gruppe von Balken ähnlich dem Balken 520 in der oben mit Bezug auf 5 beschriebenen Halbleiterstruktur 500 umfassen. Die Balken in der Gruppe können unterschiedliche Längen oder Breiten haben. Wie den Fachleuten wohlbekannt, hängt die kritische Spannung für die Durchbiegung eines Balkens von der Breite und der Länge des Balkens ab, wobei lange und schmale Balken eine kleinere kritische Spannung als kurze und breite Balken haben. Wenn für jeden von mehreren Balken mit unterschiedlichen Abmessungen bestimmt wird, ob der Balken durchgebogen ist, ist es somit möglich, eine Information über die Stärke der elastischen Spannung zu erhalten, selbst wenn die Durchbiegungshöhen der Balken nicht gemessen werden.
  • In noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Halbleiterstruktur mehrere spannungsempfindliche Elemente verschiedener Arten umfassen. Beispielsweise können die mehreren spannungsempfindlichen Elemente Balken, Auslegerbalken und Leitungen aus durchsichtigem Material umfassen. Dadurch kann die elasti sche Spannung in der Halbleiterstruktur auf mehrere verschiedene Arten gemessen werden. Vorteilhafterweise wird dadurch eine genauere Messung der elastischen Spannung ermöglicht.
  • 2 zeigt eine Anordnung 200 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Anordnung 200 umfasst eine Halbleiterstruktur 100, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben. Zusätzlich umfasst die Anordnung 200 eine Lichtquelle 201, die beispielsweise ein Laser sein kann. Die Lichtquelle 201 ist dafür ausgelegt, einen Lichtstrahl 202 zu emittieren. Ein erster Strahlteiler 203 ist dafür ausgelegt, den Lichtstrahl 202 in einen ersten Teilstrahl 205 und einen zweiten Teilstrahl 204 aufzuspalten. Ein Einkoppler 210 ist dafür ausgelegt, den ersten Teilstrahl 205 in die Leitung 103 aus durchsichtigem Material in der Halbleiterstruktur 100 einzukoppeln. Der Einkoppler 210 kann ein erstes fokussierendes optisches Element, das eine Linse umfassen kann, aufweisen. Ein Brennpunkt des ersten fokussierenden optischen Elements kann an einem ersten Ende der Leitung 103 aus durchsichtigem Material angeordnet sen. Ein Auskoppler 211 ist dafür ausgelegt, den ersten Teilstrahl 205 aus der Leitung 103 aus durchsichtigem Material auszukoppeln. Ähnlich wie der Einkoppler 210 kann der Auskoppler 211 ein zweites fokussierendes optisches Element, das eine Linse umfassen kann, enthalten. Ein Brennpunkt des zweiten fokussierenden optischen Elements kann sich an einem zweiten Ende der Leitung 103 aus durchsichtigem Material befinden.
  • Ein erster Spiegel 207 ist dafür ausgelegt, den ersten Teilstrahl 205 auf einen zweiten Strahlteiler 208 zu zu reflektieren. Ein zweiter Spiegel 206 ist dafür ausgelegt, den zweiten Teilstrahl 204 auf den zweiten Strahlteiler 208 zu zu reflektieren.
  • Im zweiten Strahlteiler 208 wird der erste Teilstrahl 205 mit dem zweiten Teilstrahl 204 vereinigt, so dass ein vereinigter Lichtstrahl 216 gebildet wird. Der erste Teilstrahl 205 und der zweite Teilstrahl 204 interferieren miteinander. Somit bilden der erste Strahlteiler 203, der erste Spiegel 207, der zweite Spiegel 206 und der zweite Strahlteiler 208 zusammen ein Interferometer.
  • Ein Lichtdetektor 209 ist dafür ausgelegt, eine Intensität des vereinigten Lichtstrahls 216 zu messen. Eine Intensität des vereinigten Lichtstrahl 216 hängt von der Länge des optischen Wegs des Lichts, das durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material hindurchtritt, ab, da sich je nach der Länge des optischen Wegs eine Phasendifferenz zwischen dem ersten Teilstrahl 205 und dem zweiten Teilstrahl 204 ändert. Deshalb kann eine Änderung der Länge des optischen Pfads des Lichts in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material aus einer Änderung der Intensität des vereinigten Lichtstrahls 216, die vom Lichtdetektor 209 gemessen wird, bestimmt werden. Somit bilden das Interferometer, die Lichtquelle 201 und der Lichtdetektor 209 einen ersten Analysator, der dafür ausgelegt ist, die Länge des optischen Wegs des Lichts in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material zu bestimmen.
  • Zusätzlich kann die Anordnung 200 einen zweiten Analysator 214 umfassen. Ein erster Draht 212 und ein zweiter Draht 213 stellen einen elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten Analysator und dem elektrischen Element in der Halbleiterstruktur 100 her.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das elektrische Element eine elektrisch leitfähige Leitung 110 umfasst, kann der zweite Analysator 214 eine Stromquelle und ein Amperemeter, das dafür ausgelegt ist, eine Stärke eines Stroms, der durch die elektrisch leitfähige Leitung 110 fließt, zu messen und ein Voltmeter, das dafür ausgelegt ist, eine von der Stromquelle bereitgestellte Spannung zu bestimmen, umfassen. Damit kann unter Verwendung des Ohm'schen Gesetzes ein Widerstand der elektrisch leitfähigen Leitung 110 bestimmt werden, der auch Anteile eines Kontaktwiderstands zwischen der elektrisch leitfähigen Leitung 110 und einem weiteren Strukturelement in der Halbleiterstruktur 100 enthalten kann.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Halbleiterstruktur 100 einen Feldeffekttransistor umfasst, kann der zweite Analysator 214 zusätzlich eine zweite Stromquelle und einen dritten Draht, der einen elektrischen Kontakt zwischen einer Gateelektrode des Feldeffekttransistors und der zweiten Stromquelle herstellt, umfassen. Der erste und der zweite Draht sind so ausgelegt, dass sie einen elektrischen Kontakt zwischen der Stromquelle und dem Source- bzw. Draingebiet des Feldeffekttransistors herstellen. Eine Spannung, die von der zweiten Stromquelle bereitgestellt wird, kann dazu verwendet werden, das Kanalgebiet des Feldeffekttransistors in einen elektrisch leitfähigen Zustand zu versetzen. Das Amperemeter, das Voltmeter und die Stromquelle können dazu verwendet werden, den elektrischen Widerstand des Kanalgebiets des Feldeffekttransistors, aus dem die Ladungsträgerbeweglichkeit im Kanalgebiet berechnet werden kann, zu bestimmen.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können der zweite Analysator 214 und die Drähte 212, 213 weggelassen werden. In einer solchen Ausführungsform muss die Halbleiterstruktur 100 kein elektrisches Feld umfassen.
  • In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Interterometer anstelle des ersten und des zweiten Strahlteilers 203, 208 und des ersten und des zweiten Spiegels 206, 207 optische Fasern umfassen. Eine erste verzweigte optische Faser ist mit der Lichtquelle 201 verbunden und dafür ausgelegt, den Lichtstrahl 202 in den ersten Teilstrahl 205 und den zweiten Teilstrahl 204 aufzuspalten. Ein erstes Ende der ersten verzweigten optischen Faser, das den ersten Teilstrahl 205 enthält, ist mit dem ersten Ende der Leitung 103 aus durchsichtigem Material verbunden, beispielsweise indem das erste Ende der ersten verzweigten optischen Faser an die Halbleiterstruktur 110 geklebt ist. Damit bildet das erste Ende der ersten verzweigten optischen Faser einen Einkoppler, der dafür ausgelegt ist, von der Lichtquelle 201 emittiertes Licht in die Leitung 103 aus durchsichtigem Material einzukoppeln. Ein erstes Ende einer zweiten verzweigten optischen Faser ist mit dem zweiten Ende der Leitung 103 aus durchsichtigem Material verbunden und bildet somit einen Auskoppler, der dafür ausgelegt ist, Licht aus der Leitung 103 auszukoppeln. Die zweiten Enden der ersten und der zweiten optischen Faser sind miteinander verbunden. Damit ist die zweite verzweigte optische Faser dafür geeignet, den ersten Teilstrahl 205 und den zweiten Teilstrahl 204 zu vereinigen, so dass der vereinigte Lichtstrahl 216 gebildet wird. Die zweite verzweigte optische Faser ist mit dem Lichtdetektor 209 verbunden.
  • 4 zeigt eine Anordnung 400 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Anordnung 400 umfasst eine Halbleiterstruktur 100 wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben. Außerdem umfasst die Anordnung 400 eine Lichtquelle 401 und einen Lichtdetektor 409. Eine erste optische Faser 414 verbindet die Lichtquelle 401 mit der Halbleiterstruktur 100 und ist dafür ausgelegt, von der Lichtquelle 401 emittiertes Licht der Leitung 103 aus durchsichtigem Material in der Halbleiterstruktur 100 zuzuführen. Eine zweite optische Faser 416 verbindet die Halbleiterstruktur 100 mit dem Lichtdetektor 409 und führt dem Lichtdetektor 409 Licht, das durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material durchgelassen wird, zu. Die Lichtquelle 401, der Lichtdetektor 409 und die erste und die zweite optische Faser 415, 416 bilden zusammen einen Analysator, der dafür ausgelegt ist, eine optische Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material zu bestimmen.
  • Zusätzlich kann die Anordnung 400 einen zweiten Analysator 414 ähnlich dem zweiten Analysator 214 in der mit Bezug auf 2 beschriebenen Anordnung 200, der dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft eines elektrischen Elements in der Halbleiterstruktur 100 zu bestimmen, umfassen. Der zweite Analysator 414 kann mit Hilfe von Drähten 412, 413 mit dem elektrischen Element verbunden sein.
  • Der Lichtdetektor 409 kann ein Spektrometer umfassen. Dadurch ist der Analysator dafür geeignet, ein Spektrum des durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material durchgelassenen Lichts zu bestimmen. Ein Lichtdetektor mit einem Spektrometer ist besonders vorteilhaft, wenn die Leitung 103 aus durchsichtigem Material in der Halbleiterstruktur 100 einen Gitterbereich umfasst. In einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Lichtquelle 401 dafür ausgelegt sein, Licht mit mehreren Wellenlängen zu emittieren. Insbesondere kann die Lichtquelle 401 dafür ausgelegt sein, Licht mit einem kontinuierlichen Band von Wellenlängen in der Nähe der charakteristischen Wellenlänge des Gitterbereichs in Abwesenheit einer elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur 100 zu emittieren.
  • Das Spektrum des durchgelassenen Lichts umfasst ein Minimum bei der charakteristischen Wellenlänge des Gitterbereichs, die für die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ ist. Folglich kann die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 100 aus der Position des Minimums im Spektrum bestimmt werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung 400 anstelle der optischen Fasern 415 und 416 eine verzweigte optische Faser. Ähnlich wie die optische Faser 415 ist die verzweigte optische Faser mit der Leitung 103 aus durch sichtigem Material in der Halbleiterstruktur 100 verbunden. Ein erstes Ende der verzweigten optischen Faser ist mit der Lichtquelle 401 verbunden. Ein zweites Ende der verzweigten optischen Faser ist mit dem Lichtdetektor 409 verbunden. Dadurch leitet die verzweigte optische Faser Licht von der Lichtquelle 401 zur Leitung 103 aus durchsichtigem Material und leitet Licht, das in der Leitung 103 reflektiert wird, zum Lichtdetektor 409. Somit ist der Analysator dafür ausgelegt, ein Spektrum des Lichts, das in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material reflektiert wird, zu bestimmen. Das Spektrum umfasst einen Peak bei der charakteristischen Wellenlänge des Gitterbereichs in der Leitung 103. Die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 100 kann aus der Position des Peaks im Spektrum berechnet werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle 401 dafür ausgelegt, polarisiertes Licht mit einer ersten Polarisationsrichtung zu emittieren. Alternativ kann die Lichtquelle dafür ausgelegt sein, unpolarisiertes Licht zu emittieren und ein erster Polarisationsfilter, der dafür ausgelegt ist, Licht, das in der ersten Polarisationsrichtung polarisiert ist, durchzulassen, kann zwischen der Lichtquelle 401 und der ersten optischen Faser 415 oder zwischen der ersten optischen Faser 415 und der Halbleiterstruktur 100 bereitgestellt werden. Dadurch wird polarisiertes Licht mit einer vorbestimmten Polarisationsrichtung in die Leitung 103 aus durchsichtigem Material eingekoppelt.
  • Der Lichtdetektor 409 ist dafür ausgelegt, eine Intensität von Licht, das durch die Halbleiterstruktur 100 durchgelassen wird und eine zweite Polarisationsrichtung hat, zu bestimmen. Zu diesem Zweck kann der Lichtdetektor einen Lichtsensor, der dafür ausgelegt ist, eine Lichtintensität zu bestimmen und mit einem zweiten Polarisationsfilter ausgestattet ist, umfassen. Alternativ kann der zweite Polarisationsfilter zwischen der Halbleiterstruktur 100 und der zweiten optischen Faser 416 vorgesehen sein. Dadurch ist der Analysator dafür ausgelegt, Polarisationseigenschaften des Lichts, das durch die Leitung 103 aus durchsichtigem Material durchgelassen wird, zu bestimmen.
  • Ein Analysator, der dafür ausgelegt ist, Polarisationseigenschaften zu bestimmen, ist besonders vorteilhaft, wenn die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material, die für die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ ist, eine Doppelbrechung von Licht im durchsichtigen Material umfasst.
  • Um eine Doppelbrechung von Licht in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material nachzuweisen, können die erste und die zweite Polarisationsrichtung senkrecht zueinander sein. In Abwesenheit einer Doppelbrechung im durchsichtigen Medium blockiert der zweite Polarisationsfilter im Wesentlichen alles Licht, das durch die Leitung 103 durchgelassen wird. Wenn jedoch das durchsichtige Material doppelbrechend ist, werden die Polarisationseigenschaften des durchgelassenen Lichts verändert und ein Teil des durchgelassenen Lichts passiert den zweiten Polarisationsfilter. Die vom Lichtdetektor gemessene Intensität des Lichts, das den zweiten Filter passiert, ist für die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ.
  • In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung 400 anstelle der optischen Fasern 415, 416 einen Einkoppler, der ein erstes fokussierendes Element umfasst und dafür ausgelegt ist, von der Lichtquelle 401 emittiertes Licht in die Leitung 103 aus durchsichtigem Material einzukoppeln und einen Auskoppler, der ein zweites fokussierendes Element umfasst und dafür ausgelegt ist, Licht aus der Leitung 103 aus durchsichtigem Material auszukoppeln. Das erste fokussierende Element und das zweite fokussierende Element kann jeweils eine Linse umfassen.
  • 8 zeigt eine Anordnung 800 zum Messen einer elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Anordnung 800 umfasst eine Halbleiterstruktur 500 wie mit Bezug auf 5 beschrieben. Außerdem umfasst die Anordnung 800 eine Lichtquelle 801, die dafür ausgelegt ist, einen Lichtstrahl 802 zu emittieren. Ein Strahlteiler 803 ist dafür ausgelegt, den Lichtstrahl 802 in einen ersten Teilstrahl 805 und einen zweiten Teilstrahl 804 aufzuspalten.
  • Ein erstes fokussierendes Element 810, das eine Linse umfassen kann, ist zwischen dem Strahlteiler 803 und der Halbleiterstruktur 500 vorgesehen. Der erste Teilstrahl 805 tritt durch das erste fokussierende Element hindurch und trifft auf der Halbleiterstruktur 500 auf. Ein zweites fokussierendes Element 811, das eine Linse umfassen kann, ist zwischen dem Strahlteiler 803 und einer Referenzfläche 806 vorgesehen. Die Referenz fläche 806 kann flach sein. Der zweite Teilstrahl 804 tritt durch das zweite fokussierende Element hindurch und trifft auf der Referenzfläche 806 auf.
  • Der erste Teilstrahl 805 wird von der Halbleiterstruktur 500 reflektiert. Ein erstes reflektiertes Licht 812, das von einer Oberfläche des Balkens 520 reflektiert wird, tritt auf einen Lichtdetektor 809 zu durch das erste fokussierende Element 812 und den Strahlteiler 803 hindurch. Entsprechend wird der zweite Teilstrahl 804 von der Referenzfläche 806 reflektiert. Ein zweites reflektiertes Licht 813, das von der Referenzfläche 806 reflektiert wird, wird im Strahlteiler 803 auf den Lichtdetektor 809 zu reflektiert. Im Strahlteiler 803 interferieren das erste reflektierte Licht 812 und das zweite reflektierte Licht 813 miteinander und bilden einen vereinigten Lichtstrahl 816. Somit bilden der Strahlteiler 803, das erste fokussierende Element 810, das zweite fokussierende Element 811 und die Referenzfläche 806 zusammen ein Interferometer. Der Lichtdetektor 809 ist dafür ausgelegt, eine Intensität des vereinigten Lichtstrahls 816 zu messen.
  • Das erste fokussierende Element 810 und das zweite fokussierende Element 811 können so ausgelegt sein, dass der Balken 520 und die Referenzfläche 806 auf den Lichtdetektor 809 abgebildet werden. Dadurch wird am Ort des Lichtdetektors 809 eine Überlagerung eines Bilds des Balkens 520 und eines Bilds der Referenzebene 806 ausgebildet. Der Lichtdetektor 809 kann einen zweidimensionalen Sensor, der dafür geeignet ist, die Überlagerung der Bilder des Balkens 520 und der Referenzebene 806 aufzuzeichnen, umfassen. In speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Detektor 809 ein Ladungsverschiebeelement oder einen fotografischen Film enthalten.
  • Eine Intensität des vereinigten Lichtstrahls 816 ist für eine Phasendifferenz zwischen dem ersten reflektierten Licht 812 und dem zweiten reflektierten Licht 813 repräsentativ. Die Phasendifferenz ist für ein Höhenprofil des Balkens 520 repräsentativ. Wenn der Balken 520 durchgebogen ist, erhält das Höhenprofil des Balkens 520 eine gekrümmte Form, wobei ein Mittelteil eine Höhe, die größer als eine Höhe von Randbereichen des Balkens 520, die den Seitenwänden 511, 512 benachbart sind, ist, hat. Ein Höhenunterschied zwischen dem mittleren Bereich und den Randbereichen ist der Durchbiegungshöhe d, die eine für die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 500 repräsentative Eigenschaft des Balkens 520 ist, im Wesentlichen gleich.
  • Damit kann die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 500 durch eine Untersuchung der vom Detektor 809 gemessenen Intensität des vereinigten Lichtstrahls 816 bestimmt werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die Anordnung 800 anstelle der Halbleiterstruktur 500 eine Halbleiterstruktur 700, wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben. Der ersten Teilstrahl 805 trifft auf der Halbleiterstruktur 700 auf und das erste reflektierte Licht 812 wird von einer Oberfläche des Auslegerbalkens 720 reflektiert. Dadurch kann ein Höhenprofil des Auslegerbalkens 720 und somit eine Biegung des Auslegerbalkens 720 aus der Untersuchung der Lichtintensität des vereinigten Lichtstrahls 816, die vom Detektor 809 gemessen wird, bestimmt werden.
  • 9 zeigt eine Anordnung 900 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Anordnung 900 umfasst eine Halbleiterstruktur 500, wie oben mit Bezug auf 5 beschrieben. Außerdem umfasst die Anordnung eine Lichtquelle 901, die dafür ausgelegt ist, einen Lichtstrahl 902 zu emittieren. Ein Strahlteiler 903 reflektiert einen Teil 905 des Lichtstrahls 902 auf die Halbleiterstruktur 500 zu. Der Teil 905 tritt durch ein erstes fokussierendes Element 910, das zwischen dem Strahlteiler 903 und der Halbleiterstruktur 500 vorgesehen ist, hindurch. Das erste fokussierende Element 910 kann eine Linse enthalten. Anschließend trifft der Teil 905 auf der Halbleiterstruktur 500 auf und wird zumindest teilweise von der Halbleiterstruktur 500 reflektiert. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Balken 520 von einer gewissen Durchsichtigkeit, so dass ein Teil eines Lichts, das auf dem Balken 520 auftrifft, durch den Balken 520 durchgelassen wird.
  • Ein erstes reflektiertes Licht 912 wird von der Oberfläche des Balkens 520 reflektiert und tritt durch das fokussierende Element 910 und den Strahlteiler 903 hindurch. Ein zweites reflektiertes Licht 913 wird von der Bodenfläche des Grabens 513 reflektiert und tritt durch das fokussierende Element 910 und den Strahlteiler 903 hindurch. Das erste reflektierte Licht 912 und das zweite reflektierte Licht 913 treffen auf einem Lichtdetektor 909 auf.
  • Das fokussierende Element kann so ausgelegt sein, dass der Balken 520 und der Graben 513 auf den Detektor 909 abgebildet werden. Dadurch wird auf dem Detektor 909 ein Bild der Halbleiterstruktur 500 ausgebildet. Ähnlich wie der Lichtdetektor 809 in der mit Bezug auf 8 beschriebenen Ausführungsform kann der Lichtdetektor 909 einen zweidimensionalen Sensor, der dafür geeignet ist, das Bild der Halbleiterstruktur 500 aufzuzeichnen, umfassen.
  • Das erste reflektierte Licht 912 und das zweite reflektierte Licht 913 interferieren miteinander. Somit bilden der Strahlteiler 903 und das fokussierende Element 910 zusammen ein Interterometer. Eine vom Lichtdetektor 809 aufgezeichnete Lichtintensität ist für eine Phasendifferenz zwischen dem ersten reflektierten Licht 912 und dem zweiten reflektierten Licht 913 repräsentativ, die wiederum für ein Profil des Balkens 520, das für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 500 repräsentativ ist, repräsentativ ist.
  • Demnach kann die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 500 aus einer Untersuchung der vom Lichtdetektor 909 gemessenen Lichtintensität bestimmt werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung 900 anstelle der Halbleiterstruktur 500 eine Halbleiterstruktur 700, wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • Der Teil 905 des Lichtstrahls 902 wird auf die Halbleiterstruktur 700 zu reflektiert und trifft auf der Halbleiterstruktur 70 auf. Das erste reflektierte Licht 912 wird von einer Oberfläche des Auslegerbalkens 720 reflektiert. Das zweite reflektierte Licht 913 wird von der Bodenfläche des Grabens 713 reflektiert. Das erste reflektierte Licht 912 und das zweite reflektierte Licht interferieren miteinander, so dass eine vom Lichtdetektor 809 aufgezeichnete Lichtintensität für das Höhenprofil des Auslegerbalkens 720 repräsentativ ist. Demnach können die Biegung des Auslegerbalkens 720 und die Biegungshöhe b aus der aufgezeichneten Lichtintensität bestimmt werden.
  • In den oben beschriebenen Anordnungen zum Messen einer elastischen Spannung in einem Halbleitersubstrat wird die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements, die für die Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist, auf berührungslose Art mit optischen Mitteln bestimmt. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements mit verschiedenen berührenden Verfahren bestimmt werden.
  • Eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur kann ein Rasterkraftmikroskop umfassen. Ein den Fachleuten bekanntes Rasterkraftmikroskop umfasst eine Spitze, die am Ende eines Auslegers vorgesehen ist. Wenn die Spitze in die Nähe einer Probe gebracht wird, führt eine Kraft zwischen der Probe und der Spitze zu einer Verbiegung des Auslegers, die mit bekannten Mitteln nachgewiesen werden kann. Ein Rückkopplungsmechanismus wird dazu verwendet, den Abstand zwischen der Spitze und der Probe so einzustellen, dass die Kraft im Wesentlichen konstant ist, während die Oberfläche der Probe mit der Spitze abgetastet wird. Der Rückkopplungsmechanismus kann ein piezoelektrisches Element, das dafür ausgelegt ist, einen Abstand zwischen der Spitze und der Probe einzustellen, umfassen. Somit kann ein Höhenprofil der Probe bestimmt werden.
  • Die Anordnung kann eine Halbleiterstruktur 500 wie oben mit Bezug auf 5 beschrieben umfassen. Das Höhenprofil des Balkens 520 kann mit dem Rasterkraftmikroskop abgetastet werden. Die Verformung des Balkens 520 und die Durchbiegungshöhe d können aus dem Höhenprofil bestimmt werden. Die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 500 kann aus dem Höhenprofil und/oder der Durchbiegungshöhe d berechnet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung eine Halbleiterstruktur 700 wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben. Das Höhenprofil des Auslegerbalkens 720 kann mit dem Rasterkraftmikroskop abgetastet werden und die Biegungshöhe b kann aus dem Höhenprofil bestimmt werden. Die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur kann aus dem Höhenprofil und/oder der Biegungshöhe b berechnet werden.
  • In einer Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur mit einem Rasterkraftmikroskop kann das Rasterkraftmikroskop dafür ausgelegt sein, eine Kraft auf ein elastisches Element auszuüben. Zu diesem Zweck kann ein piezo elektrisches Element betätigt werden, um einen Abstand zwischen dem elastischen Element und der Spitze zu verringern, wobei der Abstand kleiner als der beim Abtasten des elastischen Elements verwendete Abstand sein kann. Dies kann zu einer Verformung des elastischen Elements führen. Das verformte elastische Element übt eine Kraft auf den Ausleger des Rasterkraftmikroskops aus. Eine Stärke der Kraft ist für eine Steifigkeit des elastischen Elements repräsentativ.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung eine Halbleiterstruktur 500 wie oben mit Bezug auf 5 beschrieben. Das Rasterkraftmikroskop ist dafür ausgelegt, eine Kraft auf den Balken 520 auszuüben, und damit dafür ausgelegt, eine Steifigkeit des Balkens 520, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 500 repräsentativ ist, zu bestimmen.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Halbleiterstruktur 500 anstelle des Balkens 520 eine Membran umfassen. Außer an den Seitenwänden 511, 512 kann die Membran an einer dritten Seitenwand, die an einer Seite des Balkens 520 vorgesehen ist, befestigt sein. Demnach kann die Halbleiterstruktur 500 einen Hohlraum zwischen der Membran und der Schicht 502 umfassen. Ähnlich wie der Balken 520 kann die Membran Teile der Schichten 504, 505 umfassen. Wenn in der Halbleiterstruktur 500 eine Druckspannung vorhanden ist, wird die Membran verformt, und zwar wölbt sie sich in einer Aufwärtsrichtung vom Substrat 501 weg. Wenn in der Halbleiterstruktur 500 eine Zugspannung vorhanden ist, nimmt eine Steifigkeit der Membran zu. Somit sind die Wölbung der Membran und die Steifigkeit der Membran Eigenschaften der Membran, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 500 repräsentativ sind.
  • 10 zeigt eine Anordnung 1000 zum Messen einer elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur gemäß noch einer weiteren veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Anordnung 1000 umfasst eine Halbleiterstruktur 1001.
  • Die Halbleiterstruktur 1001 umfasst eine Schicht 1002 aus einem ersten Material, die auf einem Substrat 1001 ausgebildet ist. Auf der Schicht 1002 ist ein spannungsempfindli ches Element 1003 ausgebildet. Das spannungsempfindliche Element 1003 umfasst ein elastisches Element, das in Form eines Gitters 1005 mit mehreren Gräben 1006–1010 bereitgestellt ist. Zwischen den Gräben 1006–1010 sind Linien 1016–1020 vorgesehen. Das Gitter 1005 hat eine Länge l. Benachbarte Gräben haben einen Abstand s. Die Gräben 1006–1010 können eine Tiefe haben, die kleiner als eine Dicke des Gitters 1005 ist. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung reichen die Gräben 1006–1010 durch das Gitter 1005 hindurch. Zusätzlich umfasst das spannungsempfindliche Element 1003 eine Halterung 1004, die dafür ausgelegt ist, einen Abstand h zwischen dem Gitter 1005 und der Schicht 1002 herzustellen.
  • Wenn das Gitter 1005 einer elastischen Spannung, die eine Komponente hat, die in einer Ebene des Gitters 1005 liegt und im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung der Gräben 1006–1010 ist (in 10 durch einen Pfeil 1050 angedeutet), ausgesetzt ist, wird die Länge l des Gitters vergrößert oder verkleinert, je nachdem ob die elastische Spannung eine Zugspannung oder eine Druckspannung ist. Entsprechend der Änderung der Länge l ändert sich auch der Abstand s zwischen den Gräben 1006–1010. Deshalb sind die Länge l und der Abstand s Eigenschaften des spannungsempfindlichen Elements 1003, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 1100 repräsentativ sind.
  • Neben der Halbleiterstruktur 1100 umfasst die Anordndung 1000 ein Diffraktometer. Das Diffraktometer 1200 umfasst eine Lichtquelle 1040 und einen Lichtdetektor 1012.
  • Die Lichtquelle 1040 ist dafür ausgelegt, einen Lichtstrahl 1011, der auf dem Gitter 1005 auftrifft, auszusenden. Eine Richtung des Lichtstrahls 1011 schließt mit einer zu einer Oberfläche des Gitters 1005 senkrechten Richtung einen Winkel α ein. An jeder der Linien des Gitters 1005 wird ein Lichtanteil aus dem Lichtstrahl 1011 gestreut.
  • Der Detektor 1012 ist so angeordnet, dass Licht, das in einer Richtung, die mit einer zu einer Oberfläche des Gitters 1005 senkrechten Richtung einen Winkel β einschließt, gestreut wird, den Detektor 1012 erreicht. Der Detektor 1012 ist dafür ausgelegt, eine Intensität des vom Gitter 1005 auf den Detektor 1012 zu gestreuten Lichts zu messen.
  • Die an den Linien 1016–1020 gestreuten Lichtanteile interferieren miteinander. Wenn ein optischer Wegunterschied zwischen Lichtanteilen, die von benachbarten Linien gestreut werden, im Wesentlichen gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer Wellenlänge des Lichts im Lichtstrahl 1011 ist, ist die Interferenz konstruktiv und die vom Detektor 1012 empfangene Lichtintensität groß. Andernfalls ist die Interferenz destruktiv und die vom Detektor 1012 empfangene Lichtintensität gering. Der optische Wegunterschied hängt von den Winkeln α, β und dem Abstand s zwischen benachbarten Linien des Gitters 1005 ab.
  • Bei einem bestimmten Winkel α zwischen der Richtung des Lichtstrahls 1011 und der zu der Oberfläche des Gitters 1005 senkrechten Richtung hat die vom Detektor 1012 gemessene Lichtintensität bei einem Wert des Winkels β, der für den Abstand s zwischen den Linien 1016–1020 repräsentativ ist, ein Maximum. Folglich kann durch Messen des Winkels β, bei dem die gestreute Lichtintensität ein Maximum hat, der Abstand s bestimmt werden. Somit ist das Diffraktometer 1012 dafür ausgelegt, den Abstand s, der für die elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 1100 repräsentativ ist, zu bestimmen.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Anordnung 1000 ein Mikroskop umfassen. Die Länge l des Gitters 1005 und/oder der Abstand s zwischen den Gräben 1006–1010 können anhand eines Mikroskopbilds des Gitters 1005 gemessen werden. Das Mikroskop kann ein optisches Mikroskop, das eine optische Untersuchung der Eigenschaften des spannungsempfindlichen Elements 1003 ermöglicht, ein Elektronenmikroskop, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop, oder ein Rasterkraftmikroskop umfassen.
  • Zusätzlich zu dem spannungsempfindlichen Element 1003 kann die Halbleiterstruktur 1100 ein elektrisches Element umfassen. Das elektrische Element kann eine elektrisch leitfähige Leitung ähnlich den elektrisch leitfähigen Leitungen 110, 510, 710 in den mit Bezug auf die 1, 5 und 7 beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Halbleiterstruktur 1100 ein elektrisches Element, das einen Feldeffekttransistor umfasst, aufweisen.
  • Zusätzlich zu dem Diffraktometer 1200 kann die Anordnung 1000 einen Analysator, der dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft des elektrischen Elements zu messen, umfassen. Wenn das elektrische Element eine elektrisch leitfähige Leitung umfasst, kann der Analysator dafür ausgelegt sein, einen elektrischen Widerstand der elektrisch leitfähigen Leitung zu messen. Wenn das elektrische Element einen Feldeffekttransistor umfasst, kann der Analysator dafür ausgelegt sein, eine Beweglichkeit der Ladungsträger im Kanalgebiet des Feldeffekttransistors zu messen.
  • Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses einer Halbleiterstruktur und zum Untersuchen des Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
  • Eine erste Halbleiterstruktur wird mit Hilfe eines ersten Herstellungsprozesses ausgebildet.
  • Die erste Halbleiterstruktur kann eine Halbleiterstruktur 100, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben, sein. Im Herstellungsprozess wird zuerst das Substrat 100 bereitgestellt. Anschließend wird die Schicht 102 aus dem ersten Material auf dem Substrat 101 abgeschieden. Dies kann mit Hilfe von Abscheidungstechniken, die den Fachleuten bekannt sind, wie etwa physikalischer Dampfabscheidung, chemischer Dampfabscheidung und/oder plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung geschehen.
  • Die Leitung 103 aus durchsichtigem Material wird in der ersten Halbleiterstruktur 100 ausgebildet. Zu diesem Zweck wird in der Schicht 102 ein Graben ausgebildet, was mit Hilfe von fotolithografischen Techniken und Ätztechniken, die den Fachleuten bekannt sind, geschehen kann. Anschließend wird eine Schicht aus einem durchsichtigen Material auf der Halbleiterstruktur 100 abgeschieden. Ein Polierprozess wird durchgeführt, um die Halbleiterstruktur 100 zu planarisieren und Teile der Schicht aus durchsichtigem Material außerhalb des Grabens zu entfernen. Der Polierprozess kann chemisch-mechanisches Polieren umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material ein Gitterbereich ausgebildet, was mit Bezug auf 3 beschrieben wird.
  • Ausbilden des Gitterbereichs kann Aufspalten eines von einem Laser 301 emittierten Laserstrahls 302 in einen ersten Teilstrahl 304 und einen zweiten Teilstrahl 305 umfassen. Dies kann mit Hilfe eines Strahlteilers 303 geschehen. Der Laserstrahl 302 kann ultraviolettes Licht umfassen. Der erste Teilstrahl 304 wird durch einen ersten Spiegel 306 auf die erste Halbleiterstruktur zu reflektiert. Der zweite Teilstrahl 305 wird durch einen zweiten Spiegel 307 auf die erste Halbleiterstruktur 100 zu reflektiert. Bei der Halbleiterstruktur 100 interferieren der erste Teilstrahl 304 und der zweite Teilstrahl 305 miteinander. Eine Phasendifferenz zwischen einem Licht im ersten Teilstrahl 304 und einem Licht im zweiten Teilstrahl 305, die eine bestimmte Zone in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material erreichen, hängt von der Position der Zone in der Längsrichtung x der Leitung 103 ab. Deshalb wechseln sich entlang der Leitung 103 Zonen, in denen der erste und der zweite Teilstrahl konstruktiv miteinander interferieren, und Zonen, in denen der erste und der zweite Teilstrahl destruktiv interferieren, ab. Zonen konstruktiver Interferenz empfangen eine hohe Lichtintensität. In diesen Zonen wird der Brechungsindex des durchsichtigen Materials erhöht, was dadurch erklärt werden kann, dass durch energiereiche Photonen chemische Bindungen im durchsichtigen Material aufgebrochen werden. Dadurch werden Zonen mit einem größeren Brechungsindex erzeugt. Zonen destruktiver Interferenz empfangen nur eine geringe Lichtintensität. In diesen Zonen bleibt der Brechungsindex des durchsichtigen Materials im Wesentlichen unverändert.
  • Der Herstellungsprozess umfasst außerdem Abscheiden der Schicht 104 aus dem zweiten Material und der Schicht 105 aus dem dritten Material, die in 1 gezeigt sind, über der Schicht 102. Dies kann mit Hilfe bekannter Abscheidungstechniken geschehen.
  • In der ersten Halbleiterstruktur 100 kann ein elektrisches Element ausgebildet werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das elektrische Element eine elektrisch leitfähige Leitung 110, die, wie im Folgenden beschrieben, mit Hilfe einer Damaszenertechnik ausgebildet werden kann, umfassen. Vor dem Abscheiden der Schicht 105 werden über der Schicht 104 isolierende Bereiche 106 ausgebildet. Dies kann mit Hilfe fotolithografischer Techniken, die den Fachleuten bekannt sind, geschehen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die isolierenden Bereiche 106 in der Schicht 104 ausgebildet werden. Hierfür werden Teile der Schicht 104 außerhalb der isolierenden Bereiche 106 gedünnt, was mit Hilfe den Fachleuten bekannter fotolithografischer Techniken und Ätztechniken geschehen kann. Der Materialverlust in der Schicht 104 kann im Voraus durch entsprechendes Vergrößern der Dicke der auf der Halbleiterstruktur 100 abgeschiedenen Schicht 104 berücksichtigt werden. Nach dem Abscheiden der Schicht 105 aus dem dritten Material wird ein Polierprozess durchgeführt, um überschüssiges drittes Material von den isolierenden Bereichen 106 zu entfernen und die Oberfläche der Halbleiterstruktur 100 zu planarisieren.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 500, wie oben mit Bezug auf 5 beschrieben.
  • 6a zeigt die Halbleiterstruktur 500 in einem ersten Stadium des Herstellungsprozesses.
  • Im Herstellungsprozess wird zuerst die Schicht 502 auf dem Substrat 501 abgeschieden. Das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements 509 umfasst Ausbilden einer Opferschicht 508 auf der Schicht 502. Dies kann mit Hilfe bekannter Techniken des Abscheidens und Bemustern geschehen.
  • 6b zeigt die Halbleiterstruktur 500 in einem späteren Stadium des Herstellungsprozesses.
  • Der Herstellungsprozess umfasst außerdem Abscheiden der Schicht 504 auf der Halbleiterstruktur 500. Da eine Dicke eines auf der Opferschicht 508 abgeschiedenen Teils der Schicht 504 und eine Dicke eines auf der Schicht 502 abgeschiedenen Teils der Schicht 504 im Wesentlichen gleich sind, weist eine Oberfläche der Schicht 504 eine Beule über der Opferschicht 508 auf. Ein Polierprozess, der ein chemisch mechanischer Polierprozess sein kann, kann durchgeführt werden, um die Beule zu entfernen und eine flache Oberfläche der Schicht 504 zu erhalten.
  • In der Halbleiterstruktur 500 kann ein elektrisches Element, das in Form der elektrisch leitfähigen Leitung 510 bereitgestellt wird, ausgebildet werden. Zu diesem Zweck werden auf der Schicht 504 isolierende Bereiche 506 ausgebildet. Ähnlich wie beim Ausbilden der isolierenden Bereiche 106 in mit Bezug auf die 1–4 beschriebenen Verfahren können die isolierenden Bereiche durch Abscheiden einer Schicht aus einem isolierenden Material auf der Halbleiterstruktur 500 und Bemustern derselben oder alternativ durch Dünnen von anderen Teilen der Schicht 504 als den isolierenden Bereichen 506 ausgebildet werden.
  • 6c zeigt die Halbleiterstruktur 500 in einem späteren Stadium des Herstellungsprozesses.
  • Der Herstellungsprozess umfasst Abscheiden der Schicht 505 aus dem dritten Material auf der Halbleiterstruktur 500 und Planarisieren der Schicht 505, um eine flache Oberfläche der Schicht 505 zu erhalten und Teile der Schicht 505 über den isolierenden Bereichen 506 zu entfernen.
  • Anschließend wird das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements durch Ausbilden von Grabenbereichen 514, 516 neben einer Balkenvorläuferstruktur 515 fortgesetzt. Hierfür werden die Schichten 504, 505 und die Opferschicht 508 durch Entfernen von Teilen der Schichten 504, 505 und der Opferschicht 508 bemustert, was mit Hilfe bekannter fotolithografischer Techniken und Ätztechniken geschehen kann. Eine Bodenfläche der Grabenbereiche 514, 516 umfasst eine Oberfläche der Schicht 502. Die Balkenvorläuferstruktur 515 umfasst Teile der Schichten 504, 505 über einem Rest der Opferschicht 508.
  • Der Rest der Opferschicht 508 wird entfernt. Dies kann durch Aussetzen der Halbleiterstruktur 500 an ein Ätzmittel, das dafür ausgelegt ist, selektiv ein Material der Opferschicht 508 zu entfernen, während das erste, zweite und dritte Material der Schichten 502, 504 und 505 und das Material der isolierenden Bereiche 506 vom Ätzmittel im Wesentlichen nicht angegriffen werden, geschehen. Wenn der Rest der Opferschicht 508 entfernt wird, werden die Grabenbereiche 514, 516 miteinander verbunden, um den Graben 513 auszubilden und der Balken 520, der den Graben 513 überspannt (siehe
  • 5) wird aus den Teilen der Schichten 504, 505 in der Balkenvorläuferstruktur 515 gebildet.
  • Damit erhält man die Halbleiterstruktur 500 so wie sie in 5 gezeigt ist. Wenn in der Halbleiterstruktur 500 eine elastische Spannung vorhanden ist, wirken Kräfte auf den Balken 520. Eine elastische Spannung kann bedingt durch Restspannungen in den Schichten 504, 505, die beim Abscheiden der Schichten 504, 505 erzeugt werden und durch eine Inkompatibilität der Kristallstruktur des zweiten Materials mit der Kristallstruktur des dritten Materials verursacht werden, vorhanden sein. Eine elastische Spannung kann auch durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Materialien im Substrat und den Schichten 502, 504 und 505 verursacht werden. Wenn die Schichten bei erhöhter Temperatur abgeschieden werden, neigen die Materialien dazu, sich unterschiedlich zusammenzuziehen wenn die Temperatur erniedrigt wird. Wenn beispielsweise das Substrat oder die Schicht 502 einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizient als die Schichten 504, 505 hat, werden die Schichten 504, 505 zusammengedrückt, wenn die Temperatur nach dem Abscheiden der Schichten 504, 505 erniedrigt wird. Wenn in der Halbleiterstruktur 500 eine kleine Druckspannung vorhanden ist, bleibt der Balken 520 im Wesentlichen gerade. Wenn jedoch die Druckspannung eine kritische Spannung überschreitet, überschreiten die Kräfte die kritische Stärke und der Balken 520 wird, wie oben beschrieben, durchgebogen. Eine Zugspannung in der Halbleiterstruktur 500 führt zu einer erhöhten Steifigkeit des Balkens 520.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die Halbleiterstruktur 500 anstelle des Balkens 520 eine Membran umfasst, kann die Membran ähnlich wie der Balken 520 ausgebildet werden. Die Schichten 504, 505 werden über einer Opferschicht ähnlich der Opferschicht 508 abgeschieden. Die Schichten 504, 505 und die Opferschicht werden bemustert, um einen Grabenbereich neben einer Membranvorläuferstruktur, die Teile der Schichten 504, 505 über einem Teil der Opferschicht enthält, auszubilden. Anschließend wird die Membran durch Wegätzen des Teils der Opferschicht fertiggestellt.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 700, wie oben mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • Die Herstellung der ersten Halbleiterstruktur 700 und das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements 709 können ähnlich wie die Herstellung der ersten Halbleiterstruktur 500 und das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements 509 durchgeführt werden. Das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements 709 umfasst Ausbilden von Grabenbereichen ähnlich den Grabenbereichen 514, 516 neben einer Auslegerbalkenvorläuferstruktur ähnlich der Balkenvorläuferstruktur 515. Zusätzlich wird ein dritter Grabenbereich, der die Auslegerbalkenvorläuferstruktur durchschneidet, ausgebildet. Ein Rest einer Opferschicht ähnlich der Opferschicht 508 trennt Teile der Schichten 704, 705 von der Schicht 702. Die Halbleiterstruktur 700 wird einem Ätzmittel ausgesetzt, das dafür ausgelegt ist, selektiv ein Material der Opferschicht zu entfernen, während Materialien anderer Teile der Halbleiterstruktur 700 von dem Ätzmittel im Wesentlichen nicht angegriffen werden. Damit sind der Auslegerbalken 720 und der Graben 713 ausgebildet.
  • In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 1100, wie oben mit Bezug auf 10 beschrieben.
  • 11a zeigt die Halbleiterstruktur 1100 in einem ersten Stadium des Herstellungsprozesses. Die Schicht 1002 wird auf dem Substrat 1001 abgeschieden. Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements 1005 umfasst Ausbilden der Halterung 1004 auf der Schicht 1002, was mit Hilfe bekannter fotolithografischer Techniken geschehen kann.
  • 11b zeigt die Halbleiterstruktur 1100 in einem späteren Stadium des Herstellungsprozesses. Eine Opferschicht 1030 wird auf der Halbleiterstruktur 1100 abgeschieden. Anschließend wird ein chemisch-mechanischer Polierprozess durchgeführt, um eine Oberfläche der Opferschicht 1030 zu planarisieren und einen Teil der Opferschicht von der Halterung 1004 zu entfernen. Dadurch wird eine Deckfläche der Halterung 1004 freigelegt.
  • Noch ein weiteres Stadium des Herstellungsprozesses der Halbleiterstruktur 1100 ist in 11c gezeigt. Das Gitter 1005 wird auf der Opferschicht 1030 und auf der freigelegten Deckfläche der Halterung 1004 ausgebildet. Zu diesem Zweck wird eine Schicht aus einem Gittermaterial auf der Opferschicht 1030 und der freigelegten Deckfläche der Halterung 1004 abgeschieden. Die Schicht aus dem Gittermaterial wird anschließend mit Hilfe bekannter fotolithografischer Techniken bemustert. Dabei werden die Gräben 1006–1010 ausgebildet. Die Gräben haben einen bekannten vorbestimmten Abstand.
  • Anschließend wird die Halbleiterstruktur 1100 einem Ätzmittel, das dafür ausgelegt ist, selektiv ein Material der Opferschicht 1030 zu entfernen, während das Gittermaterial und Materialien der Halterung 1004 und der Schicht 1002 vom Ätzmittel im Wesentlichen nicht angegriffen werden, ausgesetzt.
  • Dadurch erhält man die Halbleiterstruktur 1100 so, wie sie in 10 gezeigt ist. Beim Abscheiden der Schicht aus dem Gittermaterial kann eine elastische Spannung in der Schicht aus dem Gittermaterial erzeugt werden. Die elastische Spannung kann beispielsweise von einer Inkompatibilität einer Kristallstruktur des Gittermaterials und einer Kristallstruktur des Materials der Opferschicht 1030 verursacht werden. Eine elastische Spannung in der Schicht aus dem Gittermaterial kann auch durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Opferschicht 1030 und der Schicht aus dem Gittermaterial verursacht werden. Wenn die Schicht aus dem Gittermaterial bei einer erhöhten Temperatur abgeschieden wird, neigen die Schicht aus dem Gittermaterial und die Opferschicht 1030 dazu, unterschiedlich zu schrumpfen, wenn die Temperatur nach dem Abscheideprozess verringert wird. Da jedoch die Schicht aus dem Gittermaterial und die Opferschicht aneinander befestigt sind, schränken sich die Schrumpfvorgänge der Schichten gegenseitig ein. Dadurch wird in beiden Schichten eine elastische Spannung verursacht.
  • Wenn die Opferschicht 1030 entfernt wird, fallen die Einschränkungen der Schicht aus dem Gittermaterial, die dadurch verursacht werden, dass die Schicht an der Opferschicht 1030 befestigt ist, weg, und das Gitter 1005 kann frei relaxieren. Wenn das Gitter 1005 verspannt ist, wird durch diese Relaxation eine Form des Gitters 1005 geändert. Insbesondere unterscheidet sich ein Abstand s zwischen den Gräben 1006–1010 im Gitter 1005 von dem vorbestimmten Abstand der Gräben 1006–1010, der beim Bemustern der Schicht aus dem Gittermaterial bereitgestellt wird, wenn die elastische Spannung eine Komponente in der Ebene des Gitters 1005 und in einer zu einer Richtung der Gräben 1006–1010 senkrechten Richtung hat. Die Abweichung des Abstands s von dem vorbestimmten Abstand ist eine Eigenschaft, die für eine elastische Span nungsbedingung in der Schicht aus dem Gittermaterial in der Halbleiterstruktur 1100 repräsentativ ist.
  • Eine für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentative Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements wird bestimmt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 100 wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben ist, umfasst das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Bestimmen einer Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material. Die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material kann eine Länge eines optischen Wegs von Licht, das die Leitung 103 aus durchsichtigem Material passiert, sein. Die Länge des optischen Wegs kann mit Hilfe einer Anordnung 200 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben sein, in die die Halbleiterstruktur 100 eingesetzt wird. Eine Änderung der Länge des optischen Wegs kann aus einer Messung der Intensität des vereinigten Lichtstrahls 216 bestimmt werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material eine Wellenlänge von Licht, das in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material reflektiert wird, sein.
  • Ein Bestimmen der Wellenlänge des reflektierten Lichts kann ein Einsetzen der Halbleiterstruktur 100 in eine Anordnung 400 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur mit einem Spektrometer, wie oben mit Bezug auf 4 beschrieben, umfassen. Die Wellenlänge des reflektierten Lichts kann durch Analysieren eines Spektrums des Lichts, das durch die Halbleiterstruktur 100 durchgelassen wird und/oder eines Spektrums des in der Halbleiterstruktur 100 reflektierten Lichts bestimmt werden.
  • In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material eine Doppelbrechung des durch die Leitung 103 durchgelassenen Lichts sein. Die Doppelbrechung kann erkannt werden, indem die Halbleiterstruktur 100 in eine Anordnung 400 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur mit einem Analysator, der dafür ausgelegt ist, Polarisationseigenschaften des durchgelassenen Lichts zu erkennen, wie oben mit Bezug auf 4 beschrieben, eingesetzt wird. Die Doppelbrechung des Lichts in der Leitung 103 aus durchsichtigem Material kann durch Messen der Intensität des Lichts, das den zweiten Polarisationsfilter passiert, erkannt werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 500 wie oben mit Bezug auf 5 beschrieben ist, kann das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Bestimmen einer Verformung des elastischen Elements umfassen. Dies kann geschehen, indem bestimmt wird, ob der Balken 520 durchgebogen ist. Zusätzlich kann die Durchbiegungshöhe d gemessen werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements 509 ein Einsetzen der Halbleiterstruktur 500 in eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur, wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben. Wie oben genauer ausgeführt, kann die Durchbiegung des Balkens 520 erkannt werden, indem das Höhenprofil des Balkens 520, das aus einer Analyse der Intensität des vereinigten Lichtstrahls 816, der ein Interferenzmuster zwischen dem ersten reflektierenden Licht 812, das von der Oberfläche des Balkens 520 reflektiert wird und dem zweiten reflektierten Licht 813, das ein Referenzstrahl ist, umfasst, bestimmt werden kann, erkannt werden. Die Durchbiegungshöhe des Balkens 520 kann ebenfalls aus dem Höhenprofil bestimmt werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Verformung des Balkens 520 bestimmt, indem die Halbleiterstruktur 500 in eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur, wie oben mit Bezug auf 9 beschrieben, eingesetzt wird. Wie oben genauer ausgeführt, kann das Höhenprofil des Balkens 520 und damit auch das Vorhandensein einer Durchbiegung und die Durchbiegungshöhe d aus der Lichtintensität, die vom Lichtdetektor 909 gemessen wird und die ein Interferenzmuster zwischen dem ersten reflektierten Licht 912, das von der Oberfläche des Balkens 520 reflektiert wird, und dem zweiten reflektierten Licht, das von der Bodenfläche des Grabens 513 reflektiert wird, bestimmt werden.
  • Entsprechend kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 700 wie oben mit Bezug auf 7 be schrieben ist, das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindliches Elements ein Bestimmen einer Verformung des Auslegerbalkens 720 umfassen. Die Biegung des Auslegerbalkens 720 und die Biegungshöhe d, die Eigenschaften des spannungsempfindlichen Elementes 709, die für eine elastische Spannung in der Halbleiterstruktur 700 repräsentativ sind, sind, können durch Beobachten eines Interferenzmusters zwischen Licht, das von der Oberfläche des Auslegerbalkens reflektiert wird und Licht, das von einer Bodenfläche des Grabens 713 reflektiert wird oder einem Referenzstrahl bestimmt werden. Das Interferenzmuster kann durch Einsetzen der Halbleiterstruktur 700 in eine Anordnung 800 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben oder eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur, wie oben mit Bezug auf 9 beschrieben, bestimmt werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 1100 wie oben mit Bezug auf 11 beschrieben ist, kann das Bestimmen einer Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Bestimmen des Abstands s zwischen den Gräben 1006–1010 umfassen, was durch Analysieren eines Beugungsmusters von Licht, das vom spannungsempfindlichen Element gebeugt wird, geschehen kann. Dies kann ein Einsetzen der Halbleiterstruktur 1100 in ein Diffraktometer 1200, wie in 10 gezeigt, umfassen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Winkel α festgehalten. Der Winkel β wird durch Bewegen des Detektors 1012 variiert. Die Intensität des Lichts, das in die Richtung zum Detektor 1012 gestreut wird, wird als Funktion des Winkels β gemessen. Anschließend wird der Abstand s zwischen den Gräben 1006–1010 aus einem Wert des Winkels β, bei dem die gemessene Intensität ein Maximum hat, bestimmt, was mit Hilfe einer den Fachleuten bekannten Berechnung geschehen kann.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Winkel β festgehalten, während der Winkel α durch Bewegen der Lichtquelle 1040 variiert wird. Die Intensität des Lichts, das in Richtung des Detektors 1012 gestreut wird, wird als Funktion des Winkels α gemessen. Der Abstand s zwischen den Gräben 1006–1010 wird aus einem Wert des Winkels α, bei dem die gemessene Intensität ein Maximum hat, bestimmt, was mit Hilfe einer den Fachleuten bekannten Berechnung geschehen kann.
  • In noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden sowohl der Winkel α als auch der Winkel β festgehalten. Die Lichtquelle 1040 ist dafür ausgelegt, Licht mit mehreren Wellenlängen auszusenden. Insbesondere kann die Lichtquelle 1040 dafür ausgelegt sein, ein Licht mit einem kontinuierlichen Spektrum auszusenden.
  • Das Spektrum des am Gitter 1005 gestreuten Lichts wird bestimmt. Zu diesem Zweck kann der Lichtdetektor 1012 ein Spektrometer umfassen. Wie oben genauer beschrieben, hängt der Phasenunterschied zwischen den Lichtanteilen, die von den Leitungen 1016–1020 reflektiert werden, von der Wellenlänge des gestreuten Lichts ab. Deshalb weist bei festen Werten der Winkel α, β das Spektrum des gestreuten Lichts ein Maximum auf. Eine Wellenlänge des Maximums ist für den Abstand s zwischen den Gräben 1006–1010 repräsentativ. Die Wellenlänge des Maximums wird aus dem Spektrum des gestreuten Lichts, das mit Hilfe des Detektors 1012 gemessen wird, bestimmt und der Abstand s wird mit Hilfe einer den Fachleuten bekannten Berechnung aus der Wellenlänge des Maximums bestimmt.
  • In weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Lichtquelle 1040 dafür ausgelegt sein, mehrere Wellenlängen zu emittieren. Zusätzlich wird einer der Winkel α, β variiert, indem die Lichtquelle 1040 oder der Lichtdetektor 1012 oder beide bewegt werden. Der Lichtdetektor 1012 umfasst ein Spektrometer. Damit können mehrere Spektren, die bei unterschiedlichen Werten der Winkel α, β erhalten werden, aufgezeichnet werden. Der Abstand s kann aus den mehreren Spektren mit Hilfe von den Fachleuten bekannten Computersimulationstechniken bestimmt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine genauere Bestimmung des Abstands s und eine zusätzliche Bestimmung weiterer Eigenschaften des Gitters 1005, beispielsweise einer Tiefe der Gräben 1006–1010 und/oder eines Brechungsindexes des Gitters 1005.
  • Die elastische Spannung zwischen der Schicht aus dem Gittermaterial und der Opferschicht 1030 kann dann aus einem Unterschied zwischen dem gemessenen Abstand s und dem vorbestimmten Abstand der Gräben beim Bemustern der Schicht aus dem Gittermaterial berechnet werden.
  • Das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements, die für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist, kann nach Beendigung des Herstellungsprozesses durchgeführt werden. Das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements kann während des Betriebs eines elektrischen Elements in der Halbleiterstruktur durchgeführt werden. Dadurch kann eine Erzeugung oder Relaxation einer elastischen Spannung, die durch den Betrieb des elektrischen Elements verursacht und beispielsweise von einer thermischen Ausdehnung von Teilen der Halbleiterstruktur aufgrund einer strombedingten Wärmeentwicklung verursacht wird, beobachtet werden.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements während des Herstellungsprozesses an Ort und Stelle oder in-line beobachtet werden, insbesondere dann, wenn die erste Halbleiterstruktur eine Halbleiterstruktur 100 wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben ist.
  • Hierfür kann die Halbleiterstruktur 100 in eine Anordnung 200, 400 zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur eingesetzt werden, wobei die Anordnung in einer Vorrichtung, die zum Durchführen von physikalischer Dampfabscheidung, chemischer Dampfabscheidung und/oder plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung oder irgendeines anderen einem Fachmann bekannten Abscheidungsverfahrens ausgelegt ist, bereitgestellt wird. Dadurch kann die Ausbildung der elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur 100 während der Abscheidung mindestens einer der Schichten 104, 105 beobachtet werden, indem die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material kontinuierlich oder an mehreren Zeitpunkten bestimmt wird. Zusätzlich kann die Eigenschaft der Leitung 103 aus durchsichtigem Material, die für die elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur 100 repräsentativ ist, nach dem Abscheiden der Schicht 104 und/oder dem Abscheiden der Schicht 105 bestimmt werden. So kann eine Änderung der elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur 100 in einem Zeitintervall des Herstellungsprozesses, in dem keine Abscheidung durchgeführt wird, beobachtet werden, wodurch eine Beobachtung von Relaxationsvorgängen in der Schicht 104 und/oder der Schicht 105, die zu einer Verringerung der elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur 100 führen, ermöglicht wird.
  • Das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements kann auch während anderer Verarbeitungsschritte als der Abscheidung eines Materials durchgeführt werden. Insbesondere kann das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements während oder nach einem thermischen Annealingprozess durchgeführt werden.
  • Beim thermischen Annealing wird die Halbleiterstruktur während einer vorbestimmten Zeitdauer einer erhöhten Temperatur ausgesetzt. Während des thermischen Annealings kann bedingt durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Materialien in der Halbleiterstruktur eine elastische Spannung erzeugt werden. Thermisches Annealing kann jedoch auch eine Relaxation einer elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur begünstigen, da bei der erhöhten Temperatur die Beweglichkeit von Atomen und/oder Molekülen vergrößert wird, so dass sich energetisch ungünstige Teilchenanordnungen mit hoher elastischer Spannung in günstigere Anordnungen umordnen können.
  • Das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements während eines thermischen Annealingprozesses kann durchgeführt werden, indem die Halbleiterstruktur in eine Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur 200, 400, 800, 900, 1000, die zusätzlich eine Heizung, die dafür ausgelegt ist, eine Temperatur der Halbleiterstruktur zu erhöhen, umfasst, eingesetzt wird und die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements während des Betriebs der Heizung bestimmt wird.
  • Der Herstellungsprozess kann auf Grundlage der bestimmten Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements modifiziert werden.
  • Der Herstellungsprozess kann durch Verändern eines oder mehrerer Parameter des Herstellungsprozesses geändert werden. Die Parameter können eine Temperatur, bei der ein Herstellungsschritt durchgeführt wird, beispielsweise eine Temperatur, bei der eine oder mehrere der Schichten in der Halbleiterstruktur ausgebildet werden, umfassen. Die Parameter können auch einen Druck oder eine Zusammensetzung eines gasförmigen Reaktionspartners in einem Abscheideverfahren umfassen. Die Parameter können eine Zusammensetzung eines Substrats und/oder eine Zusammensetzung einer der abgeschiedenen Schichten umfassen. Die Parameter können eine Abmessung eines Elements der Halbleiterstruktur 100, beispielsweise eine Dicke einer oder mehrerer der Schichten oder eine Abmessung eines Strukturelements in Querrichtung, beispielsweise eine Breite einer elektrischen leitfähigen Leitung und/oder eine Breite eines isolierenden Bereichs, umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Änderung des Herstellungsprozesses ein Ausbilden einer oder mehrerer zusätzlicher Materialschichten umfassen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Änderung des Herstellungsprozesses ein Weglassen des Ausbildens einer Schicht umfassen.
  • Eine zweite Halbleiterstruktur kann mit Hilfe des geänderten Herstellungsprozesses ausgebildet werden.
  • Der geänderte Herstellungsprozess kann ein Ausbilden eines elektrischen Elements in der zweiten Halbleiterstruktur, beispielsweise einer elektrisch leitfähigen Leitung ähnlich der elektrisch leitfähigen Leitung 110, 510, 710 in der ersten Halbleiterstruktur und/oder eines Feldeffekttransistors umfassen. Wegen der Änderung des Herstellungsprozesses kann das elektrische Element in der zweiten Halbleiterstruktur anderen elastischen Spannungsbedingungen ausgesetzt sein als ein elektrisches Element in der ersten Halbleiterstruktur.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird in der zweiten Halbleiterstruktur ein spannungsempfindliches Element, das eine Leitung aus einem durchsichtigen Material ähnlich der Leitung 103 in der Halbleiterstruktur 100, einen Balken ähnlich dem Balken 520 in der Halbleiterstruktur 500, einen Auslegerbalken ähnlich dem Auslegerbalken 720 in der Halbleiterstruktur 700 oder ein Gitter ähnlich dem Gitter 1005 in der Halbleiterstruktur 1100 umfassen kann, ausgebildet. Das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements in der zweiten Halbleiterstruktur kann im Wesentlichen mit Hilfe derselben Verfahrensschritte wie das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements in der ersten Halbleiterstruktur durchgeführt werden.
  • Eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in der zweiten Halbleiterstruktur, die für eine elastische Spannungsbedingung in der zweiten Halbleiterstruktur reprä sentativ ist, kann, ähnlich dem Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in der ersten Halbleiterstruktur, bestimmt werden.
  • Die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in der zweiten Halbleiterstruktur kann mit der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in der ersten Halbleiterstruktur verglichen werden. Damit können Informationen über den Einfluss der Änderung des Herstellungsprozesses auf die elastische Spannung in einer Halbleiterstruktur erhalten werden.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mehrere erste Halbleiterstrukturen ausgebildet. Jede der ersten Halbleiterstrukturen wird mit Hilfe eines Herstellungsprozesses, der sich von den zum Ausbilden der anderen Halbleiterstrukturen verwendeten Herstellungsprozessen unterscheidet, ausgebildet. Die Herstellungsprozesse können sich in einem oder mehreren der oben genauer beschriebenen Parameter unterscheiden. Die Herstellungsprozesse können sich auch dadurch unterscheiden, dass eine zusätzliche Materialschicht ausgebildet wird oder nicht.
  • In jeder der ersten Halbleiterstrukturen wird ein spannungsempfindliches Element ausgebildet. Jedes der spannungsempfindlichen Elemente hat eine Eigenschaft, die für eine elastische Spannungsbedingung in der jeweiligen Halbleiterstruktur repräsentativ ist. Die Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements in jeder der mehreren ersten Halbleiterstrukturen wird bestimmt. Dadurch können Informationen über die elastische Spannung in jeder der ersten Halbleiterstrukturen erhalten werden.
  • Die elastische Spannung in jeder der ersten Halbleiterstrukturen kann mit einem oder mehreren der Parameter des Herstellungsprozesses, der zum Ausbilden der jeweiligen ersten Halbleiterstruktur verwendet wurde, in Beziehung gesetzt werden. Dadurch kann eine Abhängigkeit einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur von den einen oder mehreren Parametern ermittelt werden. Das Ermitteln der Abhängigkeit der elastischen Spannung von den einen oder mehreren Parametern kann ein Fitten einer mathematischen Funktion an Daten, die die einen oder mehreren Parameter und die elastische Spannung in der ersten Halbleiterstruktur, die durch den Herstellungsprozess mit diesen Parametern ausgebildet wurde, enthalten, umfassen.
  • Die zweite Halbleiterstruktur kann mit Hilfe eines geänderten Herstellungsprozesses ausgebildet werden, wobei die Änderung des Herstellungsprozesses auf der ermittelten Abhängigkeit zwischen der elastischen Spannung in der ersten Halbleiterstruktur und den einen oder mehreren Parametern des Herstellungsprozesses basiert.
  • Das Ändern des Herstellungsprozesses kann ein Bestimmen von verbesserten Werten der einen oder mehreren Parameter auf Grundlage der gefitterten mathematischen Funktion umfassen. Dies kann mit Hilfe von Optimierungsverfahren geschehen.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Änderung des Herstellungsprozesses dafür ausgelegt, eine elastische Spannung in der zweiten Halbleiterstruktur zu verringern. Werte der einen oder mehreren Parameter können durch Minimieren einer elastischen Spannung, die mit Hilfe einer gefitteten mathematischen Funktion berechnet wird, bestimmt werden, was mit Hilfe eines den Fachleuten bekannten Optimierungsalgorithmusses geschehen kann.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Änderung des Herstellungsprozesses dafür ausgelegt, eine elastische Spannung in der zweiten Halbleiterstruktur nahe an einen vorbestimmten Zielwert der elastischen Spannung heranzubringen. Werte der ein oder mehreren Parameter können erhalten werden, indem ein Quadrat einer Differenz zwischen einer elastischen Spannung, die mit Hilfe einer gefitterten mathematischen Funktion berechnet wurde, und dem vorbestimmten Wert der elastischen Spannung minimiert wird. Alternativ können Werte der ein oder mehreren Parameter, bei denen die gefittete mathematische Funktion den vorbestimmten Wert der elastischen Spannung annimmt, bestimmt werden. Dies kann mit Hilfe dem Fachmann bekannter Lösungsalgorithmen geschehen.
  • Die zweite Halbleiterstruktur kann einen integrierten Schaltkreis mit mehreren elektrischen Elementen umfassen und muss kein spannungsempfindliches Element aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird in jeder der mehreren ersten Halbleiterstrukturen ein elektrisches Element, beispielsweise eine elektrisch leitfähige Leitung oder ein Feldeffekttransistor, ausgebildet. Eine Eigenschaft jedes der elektrischen Elemente kann bestimmt werden. Wenn die elektrischen Elemente eine elektrisch leitfähige Leitung umfassen, kann ein Widerstand der Leitung bestimmt werden. Wenn die elektrischen Elemente einen Feldeffekttransistor umfassen, kann eine Beweglichkeit von Ladungsträgern in einem Kanalgebiet jedes der Feldeffekttransistoren bestimmt werden.
  • Die Eigenschaften der elektrischen Elemente in den ersten Halbleiterstrukturen können mit den Eigenschaften der spannungsempfindlichen Elemente in den ersten Halbleiterstrukturen in Beziehung gesetzt werden. Dadurch kann eine Abhängigkeit der Eigenschaft eines elektrischen Elements von einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur ermittelt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht es das Ermitteln einer Abhängigkeit zwischen der Eigenschaft des elektrischen Elements und der elastischen Spannung in der Halbleiterstruktur, gewünschte oder ungewünschte Eigenschaften des elektrischen Elements einem Einfluss der elastischen Spannung zuzuordnen.
  • In weiteren Abwandlungen der vorliegenden Erfindung kann das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements in der ersten Halbleiterstruktur ein Ausbilden mehrerer periodischer Strukturelemente ähnlich den bekannten Überlagerungsstrukturen, die in der Fotolithografie zum Testen einer Ausrichtungsgenauigkeit verwendet werden, umfassen. Eine Eigenschaft der mehreren periodischen Strukturelemente, beispielsweise ein Abstand zwischen den periodischen Strukturelementen und/oder ein Brechungsindex der periodischen Strukturelemente und/oder eine Abmessung der periodischen Strukturelemente wird durch Diffraktometrie bestimmt. Die elastische Spannung in der Halbleiterstruktur kann aus der bestimmten Eigenschaft der periodischen Strukturelemente berechnet werden.
  • Weitere Änderungen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten im Hinblick auf diese Beschreibung offensichtlich. Dementsprechend soll diese Beschreibung als lediglich veranschaulichend ausgelegt werden und dient dem Zweck, den Fachleuten die allgemeine Art, auf die die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann, zu lehren. Es soll verstanden werden, dass die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen angesehen werden sollen.

Claims (50)

  1. Halbleiterstruktur mit: einem spannungsempfindlichen Element, wobei eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist; und einem elektrischen Element, wobei das spannungsempfindliche Element und das elektrische Element Teile einer gemeinsamen Schichtstruktur umfassen.
  2. Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, wobei das spannungsempfindliche Element eine Leitung aus einem durchsichtigen Material umfasst.
  3. Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, wobei das spannungsempfindliche Element ein elastisches Element umfasst.
  4. Halbleiterstruktur nach Anspruch 3, zusätzlich mit mindestens einer Halterung, die dafür ausgelegt ist, einen Abstand zwischen dem elastischen Element und einer Bodenfläche bereitzustellen.
  5. Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, wobei die Schichtstruktur mindestens zwei Schichten aus unterschiedlichen Materialien umfasst.
  6. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur mit: einem spannungsempfindlichen Element, das in der Halbleiterstruktur ausgebildet ist; einem elektrischen Element, das in der Halbleiterstruktur ausgebildet ist; wobei das spannungsempfindliche Element und das elektrische Element Teile einer gemeinsamen Schichtstruktur umfassen; einem ersten Analysator, der dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements zu bestimmen, wobei die Eigenschaft für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist; und einem zweiten Analysator, der dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft des elektrischen Elements zu bestimmen.
  7. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 6, wobei das spannungsempfindliche Element eine Leitung aus einem durchsichtigen Material umfasst.
  8. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 7, wobei das durchsichtige Material ein keramisches Material umfasst.
  9. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 6, wobei das spannungsempfindliche Element ein elastisches Element umfasst.
  10. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 6, wobei die Schichtstruktur mindestens zwei Schichten aus unterschiedlichen Materialien umfasst.
  11. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 9, zusätzlich mit mindestens einer Halterung, die dafür ausgelegt ist, einen Abstand zwischen dem elastischen Element und einer Bodenfläche bereitzustellen.
  12. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur mit: einem spannungsempfindlichen Element, das in der Halbleiterstruktur ausgebildet ist; einem Analysator mit einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor, wobei der Analysator dafür ausgelegt ist, eine Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements zu bestimmen und wobei die Eigenschaft repräsentativ für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur ist.
  13. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 12, wobei das spannungsempfindliche Element ein elastisches Element umfasst.
  14. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 12, wobei das spannungsempfindliche Element eine Leitung aus einem durchsichtigen Material umfasst.
  15. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 14, wobei der Analysator umfasst: einen Einkoppler, der dafür ausgelegt ist, von der Lichtquelle emittiertes Licht in die Leitung aus durchsichtigem Material einzukoppeln; einen Auskoppler, der dafür ausgelegt ist, Licht aus der Leitung aus durchsichtigem Material auszukoppeln.
  16. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 12, wobei der Analysator ein Interferometer umfasst.
  17. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 12, wobei der Analysator ein Spektrometer umfasst.
  18. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 12, wobei der Analysator ein Mikroskop umfasst.
  19. Anordnung zum Messen einer elastischen Spannung in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 12, wobei der Analysator ein Diffraktometer umfasst.
  20. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur mit: Ausbilden einer ersten Halbleiterstruktur mit Hilfe des Herstellungsprozesses; Ausbilden eines spannungsempfindlichen Elements in der ersten Halbleiterstruktur; Bestimmen einer Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements, wobei die Eigenschaft für eine elastische Spannungsbedingung in der ersten Halbleiterstruktur repräsentativ ist; Modifizieren des Herstellungsprozesses auf Grundlage der bestimmten Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements; Ausbilden einer zweiten Halbleiterstruktur mit Hilfe des modifizierten Herstellungsprozesses; und Ausbilden eines elektrischen Elements in der zweiten Halbleiterstruktur.
  21. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 20, wobei das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements Ausbilden einer Leitung aus einem durchsichtigen Material in der ersten Halbleiterstruktur umfasst.
  22. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 21, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Bestimmen einer Wellenlänge von Licht, das in der Leitung aus durchsichtigem Material reflektiert wird, umfasst.
  23. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 21, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Messen einer Änderung einer Länge eines optischen Wegs in der Leitung aus durchsichtigem Material umfasst.
  24. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 20, wobei das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements Ausbilden eines elastischen Elements umfasst.
  25. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 24, wobei der Herstellungsprozess ein Abscheiden einer Schicht aus einem ersten Material und einer Schicht aus einem zweiten Material umfasst.
  26. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 25, wobei das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements umfasst: Bemustern der Schicht aus dem zweiten Material; und Aussetzen der ersten Halbleiterstruktur an ein Ätzmittel, wobei das Ätzmittel dafür ausgelegt ist, selektiv das erste Material zu entfernen.
  27. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 24, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Bestimmen einer Verformung des elastischen Elements umfasst.
  28. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 27, wobei das Bestimmen der Verformung des elastischen Elements ein Analysieren eines Interterenzmusters zwischen Licht, das von einer Oberfläche des elastischen Elements reflektiert wird, und Licht, das von einer Bodenfläche reflektiert wird, umfasst.
  29. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 27, wobei das Bestimmen der Verformung des elastischen Elements ein Analysieren eines Interterenzmusters zwischen Licht, das von einer Oberfläche des elastischen Elements reflektiert wird, und einem Referenzlichtstrahl umfasst.
  30. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 27, wobei das Bestimmen der Verformung des elastischen Elements ein Abtasten einer Oberfläche des elastischen Elements umfasst.
  31. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 24, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Messen einer Steifigkeit des elastischen Elements umfasst.
  32. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 31, wobei das Messen der Steifigkeit des elastischen Elements ein Ausüben einer Kraft auf das elastische Element umfasst.
  33. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 24, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des elastischen Elements ein Bestimmen eines Abstands zwischen Strukturelementen, die im elastischen Element bereitgestellt sind, umfasst.
  34. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 33, wobei das Bestimmen des Abstands ein Analysieren von Licht, das an den Strukturelementen gestreut wird, umfasst.
  35. Verfahren zum Anpassen eines Herstellungsprozesses für eine Halbleiterstruktur nach Anspruch 20, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements während des Ausbildens der ersten Halbleiterstruktur an Ort und Stelle durchgeführt wird.
  36. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur mit: Ausbilden eines spannungsempfindlichen Elements in der Halbleiterstruktur; Ausbilden eines elektrischen Elements in der Halbleiterstruktur; Bestimmen einer Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements, wobei die Eigenschaft für eine elastische Spannungsbedingung in der Halbleiterstruktur repräsentativ ist; Bestimmen einer Eigenschaft des elektrischen Elements; und in Beziehung setzen der Eigenschaft des elektrischen Elements mit der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements.
  37. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 36, wobei das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements ein Ausbilden einer Leitung aus einem durchsichtigen Material in der Halbleiterstruktur umfasst.
  38. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 37, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Messen einer Wellenlänge von Licht, das in der Leitung aus durchsichtigem Material reflektiert wird, umfasst.
  39. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 37, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Messen einer Änderung einer Länge eines optischen Wegs in der Leitung aus durchsichtigem Material umfasst.
  40. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 36, wobei das Aus bilden des spannungsempfindlichen Elements ein Ausbilden eines elastischen Elements umfasst.
  41. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 40, wobei das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements ein Abscheiden einer Schicht aus einem ersten Material und einer Schicht aus einem zweiten Material umfasst.
  42. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 41, wobei das Ausbilden des spannungsempfindlichen Elements umfasst: Bemustern der Schicht aus dem zweiten Material; und Aussetzen der Halbleiterstruktur an ein Ätzmittel, wobei das Ätzmittel dafür ausgelegt ist, selektiv das erste Material zu entfernen.
  43. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 40, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Bestimmen einer Verformung des elastischen Elements umfasst.
  44. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 43, wobei das Bestimmen der Verformung des elastischen Elements ein Analysieren eines Interferenzmusters zwischen Licht, das von einer Oberflächen des elastischen Elements reflektiert wird, und Licht, das von einer Bodenfläche reflektiert wird, umfasst.
  45. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 43, wobei das Bestimmen der Verformung des elastischen Elements ein Analysieren eines Interferenzmusters zwischen Licht, das von einer Oberfläche des elastischen Elements reflektiert wird, und einem Referenzlichtstrahl umfasst.
  46. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 43, wobei das Bestimmen der Verformung des elastischen Elements ein Abtasten einer Oberfläche des elastischen Elements umfasst.
  47. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 40, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Messen einer Steifigkeit des elastischen Elements umfasst.
  48. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 47, wobei das Messen der Steifigkeit des elastischen Elements ein Ausüben einer Kraft auf das elastische Element umfasst.
  49. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 40, wobei das Bestimmen der Eigenschaft des spannungsempfindlichen Elements ein Bestimmen eines Abstands von Strukturelementen, die im elastischen Element bereitgestellt sind, umfasst.
  50. Verfahren zum Untersuchen eines Einflusses einer elastischen Spannung auf ein elektrisches Element in einer Halbleiterstruktur nach Anspruch 49, wobei das Bestimmen des Abstands ein Analysieren von Licht, das von den Strukturelementen gestreut wird, umfasst.
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