DE19941135A1 - Defect analysis method for semiconductor material - Google Patents

Defect analysis method for semiconductor material

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Gabriel Daalmans
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/265—Contactless testing

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Abstract

The defect analysis method has a HF magnetic field applied to the examined surface of the semiconductor material, via a magnetic field coil (11), with detection of the eddy current response within the semiconductor material. The examined area of the semiconductor material is illuminated with light for charge carrier generation, the eddy current response detected via an inductive sensor (12) with a detector coil, which can be provided by the magnetic field coil.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die kontaktfreie Defektanalyse an Halbleitermaterial, insbesondere als Halb­ leiterscheiben vorliegendem Material. Gelöst wurde dieses Problem bisher durch das Messen von Hall-Spannungen, die im Halbleitermaterial bei photoinduzierter Erzeugung von La­ dungsträgern auftritt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß dafür gute elektrische Kontakte auf dem halbleitenden Material ausgebildet werden müssen. Das Verfahren ist damit auch nicht nicht zerstörungsfrei und zeitaufwendig.The present invention relates to the non-contact Defect analysis of semiconductor material, especially as a half conductor disks present material. This was solved Problem so far by measuring Hall voltages that are in the Semiconductor material for photo-induced generation of La manure carriers occurs. A disadvantage of this method is that for that good electrical contacts on the semiconducting Material must be trained. The procedure is now also not non-destructive and time consuming.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein von wie vor­ anstehend beschriebenen Nachteilen freies Verfahren zur Detektion von Rissen, Dotierungsinhomogenitäten und dgl. Defekten in Halbleitermaterial anzugeben, das frei von solchen wie voranstehend beschriebenen Nachteilen ist.The object of the present invention is to continue as before disadvantages described above free process for Detection of cracks, doping inhomogeneities and the like Defect defects in semiconductor material that are free of is such disadvantages as described above.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst und weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved with the features of claim 1 solved and further refinements and developments of Invention emerge from the subclaims.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird das an sich bekannte Prinzip der Wirbelstromuntersuchung benutzt, das für z. B. Metalle schon seit langer Zeit angewendet wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird mit einer Hochfrequenzstrom-gespei­ sten Magnetfeldspule, die auf die vorgegebene Oberfläche eines Metalls aufgesetzt wird im oberflächennahen Bereich des Metalls ein Hochfrequenz-Magnetfeld erzeugt. Dieses wiederum führt zum Auftreten von Hochfrequenz-Wirbelströmen in dem elektrisch leitenden Metall. Dieser Wirbelstromresponse im Metall wird nach dem Stand der Technik mit Hilfe eines De­ tektors, z. B. einer Induktionsspule aufgenommen und in einer Meßeinrichtung mit Verstärker signalverarbeitet und ausge­ wertet. Für die Aufnahme des Wirbelstromresponses wird eine Detektorspule verwendet, die auch eine Einheit mit der Er­ regerspule sein kann. Bekannt ist u. a. eine Signalauswertung, bei der das Meßergebnis-Signal nach Realteil und Imaginärteil ausgewertet wird (Auslegeschrift der Fraunhofer Gesell­ schaft).For the method according to the invention, what is known per se Principle of eddy current investigation used for z. B. Metals has been used for a long time. With this known method is fed with a high-frequency current Most magnetic field coil on the given surface a metal is placed in the near-surface area of the Metal generates a high frequency magnetic field. This in turn leads to the occurrence of high frequency eddy currents in the electrically conductive metal. This eddy current response in According to the state of the art, metal is produced using a De tectors, e.g. B. added an induction coil and in one Measuring device with amplifier signal processed and out evaluates. For the inclusion of the eddy current response a  Detector coil used, which is also a unit with the Er can be coil. Known u. a. a signal evaluation, in which the measurement result signal according to real part and imaginary part is evaluated (interpretation by Fraunhofer Gesell shaft).

Für die Erfindung wird ein solches bekanntes Verfahren in der Weise bei Halbleitermaterial angewendet, das erfindungsgemäß in den Bereich desselben, in dem die Wirbelstromerzeugung für den Wirbelstromresponse vorgenommen werden soll, zusätzlich Licht in das Halbleitermaterial eingestrahlt wird, und zwar dies zur dortigen Ladungsträgererzeugung. Damit kann in dem Halbleitermaterial einstellbar eine elektrische Leitfähigkeit erzeugt werden, die optimal ist für das jeweils angewendete Detektorverfahren mit Wirbelstromresponse.For the invention, such a known method in the Way applied to semiconductor material, the invention in the area where eddy current generation for the eddy current response is to be made, additionally Light is radiated into the semiconductor material, namely this for the generation of charge carriers there. So that can Semiconductor material adjustable electrical conductivity generated that is optimal for the particular applied Detector method with eddy current response.

Weitere Erläuterungen werden anhand der zur Erfindungsoffen­ barung gehörenden anliegenden Figur eines Schemas zur Ausfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben.Further explanations are given on the basis of the invention attached figure of a scheme for execution tion of the method according to the invention.

In der Figur ist ein Werkstück aus Halbleitermaterial (1) gezeigt, das im Hinblick auf das Vorhandensein z. B. eines mit 2 bezeichneten Risses untersucht werden soll. Die Figur zeigt die Situation, bei der sich die Erregerspule 11 für die Er­ zeugung des Hochfrequenz-Magnetfeldes im Halbleitermaterial 1 gerade oberhalb dieses Risses 2 befindet. Die Figur zeigt eine Ausführung, bei der die Detektorspule 12 als Wirbel­ stromsensor mit der Spule 11 ineinandergewickelt ist oder Erregerspule und Detektorspule ein und dieselbe Spule sind. Mit 13 ist ein Bereich im Halbleitermaterial 1 bezeichnet, in dem die Wirbelstromerzeugung auftritt. Mit 14 ist eine Er­ regerstromquelle und mit 15 eine Meßeinrichtung zur Auswer­ tung der Sensorspannung 16 bezeichnet. Diese Spannung 16 ist als Vektor in der Ebene des Realteils 17 und des Imaginär­ teils 18 dargestellt. In the figure, a workpiece made of semiconductor material ( 1 ) is shown, the z. B. a crack designated 2 is to be examined. The figure shows the situation in which the excitation coil 11 for generating the high-frequency magnetic field in the semiconductor material 1 is just above this crack 2 . The figure shows an embodiment in which the detector coil 12 is wound into the coil 11 as an eddy current sensor or the excitation coil and the detector coil are one and the same coil. 13 denotes an area in the semiconductor material 1 in which eddy current generation occurs. At 14, he is a source of excitation current and at 15 a measuring device for evaluating the sensor voltage 16 . This voltage 16 is shown as a vector in the plane of the real part 17 and the imaginary part 18 .

Mit 20 ist eine hinsichtlich der Frequenz als auch der Intensität einstellbare Lichtquelle bezeichnet. Über einen Lichtleiter 21 gelangt aus dieser Lichtquelle 20 Licht als Einstrahlung 22 in das Halbleitermaterial.A light source which can be set with regard to frequency and intensity is designated by 20 . Via a light guide 21 , light from this light source 20 enters the semiconductor material as radiation 22 .

Zum Abtasten der Oberfläche des Halbleitermaterials 1 ist der aus den Spulen 11 und 12 und dem Lichtleiter 21 gebildete Prüfkopf 30 in wie dargestellter X- und Y-Richtung zwecks Scannens der Oberfläche steuerbar zu verschieben. Die X-Rich­ tung und die Y-Richtung liegen in der Oberfläche 3 des Halb­ leitermaterials 1.To scan the surface of the semiconductor material 1 , the test head 30 formed from the coils 11 and 12 and the light guide 21 is controllably displaceable in the X and Y directions as shown for the purpose of scanning the surface. The X-Rich device and the Y-direction are in the surface 3 of the semiconductor material 1st

Claims (13)

1. Verfahren zur Detektion von Rissen (2), Dotierungs­ inhomogenitäten und dgl. Defekten im oberflächennahen Bereich eines Halbleitermaterials (1), gekennzeichnet dadurch, daß das Halbleitermaterial (1) von der vorgegebenen Ober­ fläche (3) her einem Hochfrequenz-Magnetfeld ausgesetzt und ein kontaktloses Auslesen des Wirbelstromresponses des Halb­ leitermaterials durchgeführt wird, wobei in den jeweiligen Bereich (13) mit Wirbelstromerzeugung im Halbleitermaterial (1) Licht (22) in das Halbleitermate­ rial zur dortigen Ladungsträgererzeugung eingestrahlt wird.1. A method for the detection of cracks ( 2 ), doping inhomogeneities and the like. Defects in the near-surface area of a semiconductor material ( 1 ), characterized in that the semiconductor material ( 1 ) from the predetermined upper surface ( 3 ) exposed to a high-frequency magnetic field and a contactless reading of the eddy current response of the semiconductor material is carried out, light ( 22 ) being radiated into the semiconductor material for local charge carrier generation in the respective region ( 13 ) with eddy current generation in the semiconductor material ( 1 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Magnetfeldspule (11) zur Hochfrequenz-Wirbelstrom­ erzeugung (13) im Halbleitermaterial (1).2. The method according to claim 1, characterized by the use of a magnetic field coil ( 11 ) for high-frequency eddy current generation ( 13 ) in the semiconductor material ( 1 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß zum Auslesen ein induktiver Sensor (12) verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an inductive sensor ( 12 ) is used for reading. 4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein induktiver Sensor mit Detektorspule (12) verwendet wird.4. The method according to claim 3, characterized in that an inductive sensor with a detector coil ( 12 ) is used. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß eine zur Hochfrequenz-Magnetfeld-Erregung verwendete Magnetfeldspule (11) auch als Detektorspule (12) verwendet wird.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that a magnetic field coil ( 11 ) used for high-frequency magnetic field excitation is also used as a detector coil ( 12 ). 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Magnetfeldsensor ein SQUID verwendet wird. 6. The method according to claim 1 or 2, characterized by that a SQUID is used as a magnetic field sensor.   7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Magnetfeldsensor ein magnetoresistiver Sensor verwendet wird.7. The method according to claim 1 or 2, characterized by that as a magnetic field sensor, a magnetoresistive sensor is used. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes (22) auf für die Detektion optimierte Leitfähigkeitserzeugung im Halb­ leitermaterial (1) angepaßt ausgewählt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the wavelength of the incident light ( 22 ) is selected to be adapted to the conductivity generation optimized for the detection in the semiconductor material ( 1 ). 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Intensität des eingestrahlten Lichtes (22) auf für die Detektion optimierte Leitfähigkeitserzeugung im Halb­ leitermaterial (1) angepaßt ausgewählt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the intensity of the incident light ( 22 ) is selected to be adapted to the conductivity generation optimized for the detection in the semiconductor material ( 1 ). 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Frequenz des erzeugten Hochfrequenz-Magnetfeldes für optimierte Detektion ausgewählt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized by that the frequency of the generated high-frequency magnetic field for optimized detection is selected. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Intensität des erzeugten Hochfrequenz-Magnetfeldes für optimierte Detektion ausgewählt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized by that the intensity of the generated high-frequency magnetic field is selected for optimized detection. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswertung des gemessenen Wirbelstromresponses (16) als Analyse in der komplexen Spannungsebene (Realteil (17) und Imaginärteil (18)) durchgeführt wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the evaluation of the measured eddy current response ( 16 ) is carried out as an analysis in the complex voltage level (real part ( 17 ) and imaginary part ( 18 )). 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß ein Prüfkopf (30) mit Hochfrequenz-Magnetfelderzeugung und kontaktlosem Auslesen verwendet wird, der nach dem Prinzip des Scannens über die vorgegebene Oberfläche (3) des Halbleitermaterials (1) geführt wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that a test head ( 30 ) with high-frequency magnetic field generation and contactless reading is used, which is guided according to the principle of scanning over the predetermined surface ( 3 ) of the semiconductor material ( 1 ) .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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