DE2161712A1 - Verfahren und einrichtung zur untersuchung der stoerstellenkonzentration von halbleitern - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur untersuchung der stoerstellenkonzentration von halbleitern

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Description

160/71 - He
Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Verfahren und Einrichtung zur Untersuchung der Storstellenkonzentration von Halbleitern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung der Storstellenkonzentration von Halbleitern sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Für die Dimensionierung und Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von solchen für hohe Leistungen und/oder spezielle Anwendungen, muss die Storstellenkonzentration (Dotierungskonzentration) möglichst genau bekannt sein. Zur Kontrolle des Ausgangsmaterials sowie zur Beurteilung von Temperaturprozessen, z.B. Diffusion, Epitaxie etc., bei denen Dotiarungsprofile erzeugt wer-
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den, ist daher die Untersuchung der Dotierung bzw. die des spezifischen Widerstandes mit ihren lokalen Schwankungen von grösster Bedeutung. Ganz besonders bedeutsam ist dies bei steilen, kurzreIchweitigen Profilen, bei denen es neben der lateralen Auflösung sehr auf die Tiefenauflösung ankommt.
^ Zur Messung bzw. Untersuchung der oben genannten Grossen sind eine Reihe von Verfahren bekannt geworden. Neben der schon als Standard-Messverfahren zu bezeichnenden Vier-Spitzen-Methode (ATM-Blatt V 941-0 (00001964 oder ASTM Designation F 84-68T), welche sich durch hinreichende Genauigkeit, jedoch geringe Ortsauflösung (nur einige mm) kennzeichnet, stehen die nachstehend aufgeführten Verfahren zur Verfügung.
fe In die Halbleiteroberfläche wird eine Metallspitze einge-
W" -
drückt und der Ausbreitungswiderstand um diese Spitze herum gemessen (J.Electrochem. Soc. 114, 255 (196?)· Hierbei wird zwar eine gute Ortsauflösung (ca. 10 χ 10 χ 10 ,um ) erreicht, die Halbleiteroberfläche wird aber zerstört. Zudem ist die Messgenauigkeit von mehr als 10 % nur mit erheblichem Aufwand zu erreichen.
Bekannte Hochfrequenz-Kapazi ta" t.smessungen mit einer über die Halbleiteroberfläche gleitenden Metallspitze■
j O .9 8 ? ι > 0 6 1 8
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(Solid State Electronics Γ£, 710 (1970) erfordern einen sehr sogrfältigen Aufbau und erreichen selbst dann nur in günstigen Fällen eine Genauigkeit von etwa 10 %.
Die weiterhin bekannten Infrarot-Absorptionsmessungen (Applied Optics <£, 802 (1970) sind nur bei sehr hohen
18 -^ Dotierungen ( grosser als 10 · cm"*^) leicht möglich, mittels jedoch stets über die ganze Scheibendicke.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Untersuchung der Störstellenkonzentration anzugeben, das die Nachteile bekannter Verfahren nicht aufweist und das sich durch grosse Genauigkeit und hohe Ortsauflösung auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung» Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Der Erfindung liegt dabei folgende üeberlegung zugrunde: Beim Anlegen eines elektrischen Feldes unmittelbar unter einer Halbleiteroberfläche ändert sich deren Reflexionsvermögen R für Licht bestimmter Wellenlängen. Dieser Effekt wird als Elektroreflexion bezeichnet (Solid State Physics Suppl. 11 "Modulation Spectroscopy", I969 Academic Press). So tritt beispielsweise für Silizium eine Aenderung A R im Bereich von 350 - 390 nm auf. Die Ein-
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dringtiefe dieses Lichtes beträgt etwa 0,01 ,um. Die Grosse der relativen Reflexionsänderung ^ R/R hängt von der Feldstärke dicht unterhalb der Kristalloberfläche ab. Zwischen der Feldstärke und der Störstellenkonzentration besteht nun ein komplizierter, jedoch bekannter Zusammenhang. Bringt man nun eine als Aequipotentialfläche dienende durchsichtige oder zumindest teilweise durchsichtige Elektrode auf der Halbleiteroberfläche an und legt eine elektrische Spannung zwischen diese und die andere Halbleiteroberfläche, so ist der Gradient des Potentials (elektrische Feldstärke) abhängig von der lokal vorhandenen Störstellenkonzentration. Dies ist in Fig.!beispielsweise veranschaulicht. Die Kurve a) des Diagramms zeigt den Potentialverlauf bei geringer Störstellenkonzentration, die Kurve b) den bei hoher Störstellenkonzentration. Bei Beleuchtung sehr kleiner Bereiche der Halbleiteroberfläche und Reflexionsmessung an diesen Bereichen ist man daher in der Lage, aus den lokalen Aenderungen des sogenannten Elektroreflexionssignals auf die Störstellenkonzentration zu schliessen.
Demgemäss ist das der Lösung der vorgenannten Aufgabe dienende Verfahren erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Störstellenkonzentration mittels Elektroreflexion ermittelt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, den zu untersuchenden Bereich der Halbleiteroberfläche mittels eines vorzugsweise monochromatischen Lichtbündels zu beleuchten, im Halbleiter ein im wesentlichen senkrecht zur Halbleiteroberfläche stehendes elektrisches Feld zu erzeugen und die lokalen Aenderungen des Reflexionsvermogens zu ermitteln.
Als Lichtquellen können übliche Xenon-Lampen verwendet werden, denen ein Monochromator nachgeschaltet ist. Ebenso gut eignen sich auch Laser-Lichtquellen. Diese haben den Vorteil, dass sie bereits monochromatisches Licht aussenden und somit auf Monochromatoren verzichtet werden kann. Als Lichtquelle kann jedoch auch eine geeignete, intensive Spektrallinie verwendet werden.
Weitere Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere vorteilhafte Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine erste graphische Darstellung, welche die Abhängigkeit zwischen Potential und Dotierung zeigt, 309821/0 618
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Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 4 eine zweite graphische Darstellung, welche das Dotierungprofil einer Epitaxieschicht zeigt,
Fig. 5 eine dritte graphische Darstellung, welche das zweidimensionale Dotierungsprofil einer. Halbleiterscheibe in perspektivischer Darstellung veranschaulicht.
Das Verfahren gemäss der Erfindung wird nachstehend anhand der in Fig. 2 beispielsweise dargestellten Einrichtung beschrieben. Als Lichtquelle dient beispielsweise eine übliche Xenon-Lampe 1 oder ein vorzugsweise durchstimmbarer Laser. Ebenso kann sich als Lichtquelle eine geeignete Spektrallinie eignen. An die Lichtquelle wird u.a. die Bedingung gestellt, in dem Spektralbereich, in dem das Maximum der Elektroreflexion liegt - bei Silizium z.B. in dem Bereich 350 nm bis 390 nm - Licht hoher Intensität zu liefern. Das von der Lichtquelle ausgehende Lichtbündel gelangt nach Durchtritt durch ein erstes Abbildungssystem, z.B. eine Linse 2 in einen Monochromator 3· Bei Verwendung von Laserlicht kann der Monochromator 3 entfallen, im Falle der Verwendung . einer Spektrallinie kann der Monochromator durch ein geeignetes Filter ersetzt werden. Das den Monochromator verlas-
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sende Lichtbündel wird mittels eines zweiten Abbildungssystems, z.B. eines Mikroskop-Objektivs 4, das bei möglichst grossem Oeffnungswinkel für das einfallende Licht noch eine genügende Verkleinerung des Leuchtflecks erlaubt, auf den zu untersuchenden Bereich eines Halbleiters, hier beispielsweise die Stirnfläche einer Halbleiterscheibe 5, fokussiert. Die optische Achse des Objektivs 4 und die Stirnfläche der Halbleiterscheibe 5 sollen dabei einen Winkel von annähernd 90° einschliessen. Mittels einer nicht weiter dargestellten Antriebsvorrichtung 6 kann die Halbleiterscheibe 5 in der dureh ihre dem Objektiv 4 zugewandten Stirnfläche bestiiEsten Ebene bewegt werden.
Mittels eines Spiegels 7 wird das reflektierte Licht auf die lichtempfindliche Schicht eines Photodetektors 8 gelenkt. Dabei ist es zweckmässig, mittels einer Blende das Objektiv 4 nur zur Hälfte auszuleuchten und den Spiegel 7 im Bereich dieser nichtausgeleuchteten Fläche anzubringen. Einfacher ist es, den genannten Spiegel zugleich als Blende zu verwenden, wie es in Fig.2 dargestellt ist. Zur Ausschaltung von Fremdlicht kann vor der Optik des Photodetektors 8 noch eine weitere Blende 9 vorgesehen sein.
Die Halbleiterscheibe 5 ist auf der dem Objektiv 4 zugewandten Stirnfläche mit einer elektrisch leitenden, durch-
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sichtigen Elektrode 10 versehen. Diese besteht vorzugsweise aus Zinndioxid (SnO2) von etwa 0,1 ,um Dicke. Zinndioxid-Elektroden lassen sich leicht nach bekannten Verfahren (DT-AS 1 I85 151) herstellen und lassen sich auch ebenso leicht wieder entfernen, z.B. mit Salzsäure und Zink, ohne den Halbleiter anzugreifen.
Die andere Stirnfläche ist mit einer Kontaktschicht 11, z.B. aus Leitsilber, versehen. Diese Kontaktschicht kann selbstverständlich entfallen, wenn eine bereits kontaktierte Halbleiterscheibe untersucht werden soll.
Zum bequemen Anschluss einer das Potentialgefälle im Halbleiter erzeugenden Spannungsquelle 12 sind die Elektrode 10 bzw. die Kontaktschicht 11 mit Anschluss-Elektroden 13 bzw. l4 versehen. Die genannte Spannungsquelle 12 liefert eine Wechselspannung, vorzugsweise in Form einer Rechteckspannung (z.B. Amplitude 1 Volt, Frequenz 100 - 500 Hz, Tastverhältnis ca. 1:1). Der Effektivwert dieser Rechteckspannung sollte etwa halb so gross sein wie deren Amplitude. Es kann jedoch auch eine sinusoide Wechselspannung mit beispielsweise 5 V und einem Gleichstromanteil grosser als
SS
die Hälfte des Spitze-Spitze-Wertes verwendet werden. Mit diesen Bedingungen soll ein übermässiger Stromfluss im Halbleiter vermieden werden. Die Uebergangszone Zinndioxid-Halbleiter bildet einen gleichrichtenden Uebergang, welcher
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durch die Wahl eben dieser Effektivwerte der Wechselspannungen in Sperrichtung vorgespannt wird.
Das Ausgangssignal des Photodetektors 8 wird einem phasenempfindlichen Verstärker (Lockin-Verstärker) 15 zugeführt. Dieser Verstärker bezieht seine Referenzspannung von der genannten Spannungsquelle 12. An den Ausgang des Verstärkers 15 ist ein Schreiber 16 angeschlossen«
Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Einrichtung wird nun nachstehend beschrieben.
Konstante Intensität und Wellenlänge des auf die Halbleiterscheibe 5 auffallenden Lichtes vorausgesetzt, ergeben sich dann unterschiedliche Intensitäten des dort reflektierten Lichtes, wenn sich am Ort der Reflexion dicht unterhalb der Kristalloberfläche unterschiedliche Feldstärken einstellen. Wird die Halbleiterscheibe 5 nicht bewegt, I so wird das reflektierte Licht im Takt der felderzeugenden Wechselspannung moduliert. Setzt man einen idealen Photodetektor 8 voraus, so ist dessen relative Ausgangsstromänderung ^i ig/ig proportional der relativen Aenderung des Reflexionsvermögens ,6 R/R. Am Ausgang des phasenempfindlichen Verstärkers 15 entsteht somit eine im Idealfall konstante Spannung, welche ein Mass für die Störstellenkonzentration im Bereich des Leuchtflecks des auf die Halblei»
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Iterscheibe einfallenden Lichtes darstellt. Diese kann mit dem Schreiber 16 aufgezeichnet werden.
Wird nun die Halbleiterscheibe 5 relativ zum Leuchtfleck, z.B. senkrecht dazu, bewegt, so wird sich bei gleichbleibender Störstellenkonzentration am Ausgangssignal des Photodetektors 8 nichts ändern. Lokale Schwankungen der Störstellenkonzentration jedoch bewirken eine Aenderung Wk dieses A sgangssignals. Auf diese Weise lassen sich Dotierungsänderungen nachweisen«
Eine Aussage über die absotute Grosse der Störstellenkonzentration oder deren lokalen Schwankungen lassen sich dann gewinnen, wenn die gesamte Einrichtung beispielsweise mittels Halbleitern mit bekannten Dotierungen und/oder Dotierungsprofilen geeicht wird. Selbstverständlich kann auch so vorgegangen werden, dass an charakteristischen Orten ™ der Halbleiterscheibe mittels eines bekannten Verfahrens die Dotierung ermittelt und mit dem nach dem erfindungsgemässen Verfahren gewonnenen Dotierungswert verglichen wird.
Eine weitere, jedoch weit aufwendigere Möglichkeit besteht darin, den Zusammenhang zwischen Störstellenkonzentration und Ausgangsspannung des Verstärkers 15 zu berechnen. Dann kann das dem Verstärker 15 nachgeschaltete Anzeige oder Regiestriergerät direkt in Dotierungseinheiten geeicht werden.
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Während die letztgenannte Möglichkeit sicherlich für wissenschaftliche Untersuchungen von grosstem Interesse ist, dürfte es für die Praxis ausreichend sein, annähernd die Grosse der lokalen DotierungsSchwankungen zu ermitteln, so dass die eingangs erwähnten Eichmethoden genügen.
Wie im vorstehenden ausgeführt, ist die relative Ausgangs-Stromänderung "ig/ig proportional der relativen Aenderung des Reflexionsvermögens ΔR/R. Um Λ R/R zu erhalten, müsste an sich der Quotient Δ ig/ig gebildet werden, um die Intensität des einfallenden Lichtes auszuschalten. Dies gehjit aus folgendem hervor:
- Ί
Das Ausgangssignal des Photodetektors, z.B. eines Photovervielfachers, lässt sich in eine Gleich- und eine Wechselstromkomponente zerlegen: ig - IR ist die Gleichkoraponente, /^ ig - I AR ist die Wechselstromkomponente. Durch die Quotientenbildung A lo/io = I ΔΗ/Ι R wird die Intensität I
OO OO O
des einfallenden Lichtes ausgeschaltet. Nun 1st aber diese Quotientenbildung mit einem grossen Mangel behaftet. Die Messung des Gleichstromanteils ig muss extrem genau erfolgen, ebenso die des Wechselstromanteils Λ ig. Zudem ist ig üblicherweise um Grössenordnungen Grosser als Δίο· Beide Werte müssen dann einem Analog- oder Digitalrechner zugeführt werden, in dem die Quotientenbildung erfolgt.
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Diese Schwierigkeiten können umgangen werden, wenn man die Hochspannungsversorgung des Photovervielfachers 8 mit einer Regelungseinrichtung 17 versieht, die aen Gleichstromanteil des Photovervielfacher-Ausgangssignals konstant hält. Ihr Aufbau und ihre Wirkungsweise werden hier nicht näher erläutert, da es sich dabei um eine bekannte Einrichtung handeln kann. Nähere Einzelheiten sind beispielsweise in dem Buch "Solid State Physics, Suppl.ll, Modulation Spectroscopy", 1969 Academic Press, S,99 bis 102, insbesondere Fig.46 und Fig.47, beschrieben.
Die Regelzeitkonstante dieser Regeleinrichtung I7 muss wesentlich grosser sein als die Periodendauer des Wechselstromanteils in des Photovervielfacher-Ausgangssignals. Weiterhin muss die Integrationszeit des phasenempfindlichen Verstärkers 15 der Geschwindigkeit der unter dem Leuchtfleck sich bewegenden Halbleiterscheibe 5 angepasst sein, damit lokale Dotierungsschwankungen als solche erkannt werden können. Bei dem genannten Frequenzbereich des von der Spannungsquelle 12 gelieferten Modulationssignals und einer Integrationszeit des Verstärkers 15 hat sich ein Vorschub von weniger als 3.10~^cm/sec bei einer Leuchtfleckbreite von ca. 50 /Um als zweckmässig erwiesen. Diese Angaben sind lediglich als beispielhaft anzusehen. Für gewisse Untersuchungen kann es sinnvoll sein, keinen linearen Vorschub, sondern einen Drehteller zuti Bewegen des Halbleiterelementes zu verwenden.
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Auf diese Weise können ringförmige Bereiche der Halbleiteroberfläche untersucht werden. Die Bahngeschwindigkeit des Leuchtflecks auf der Halbleiterscheibe ist dann den oben genannten Gegebenheiten anzupassen.
Um eine eindeutige Beziehung zwischen der ermittelten Dotierung und dem Ort dieser Dotierung zu gewinnen, ist es zweckmässig, einen XY-Schreiber einzusetzen, dessen Y-Eingang Εγ mit dem Ausgang des phasenempfindlichen Verstärkers ™ 15 und dessen X-Eingang E^ mit einem von der Antriebsvorrichtung 6 betätigten Weggeber 18 verbunden ist. Dieser Weggeber kann so beschaffen sein, dass er eine Ausgangsspannung liefert, deren Amplitude proportional dem von der Halbleiterscheibe 5 zurückgelegten Weg ist.
Fig.4 zeigt eine beispielsweise graphische Darstellung des Dotierungsprofils einer Epitaxieschicht. Auf der Ordinate ist die relative Aenderung des Reflexionsvermögens R/R bzw. die Dotierung NQ, auf der Abszisse eine Ortskoordinate aufgetragen. Dieses Profil wurde gemäss der Erfindung aufgezeichnet, wobei folgende Parameter zugrunde lagen: Licht mit }Jk nm Wellenlänge, Modulationssignal l80 Hertz, Amplitude 1 Volt, Tastverhältnis 1:1, Leuchtfleckdurchmesser 35/Um, Vorschubgeschwindigkeit 2/um/sec, Substrat Sb-dotiertes Si mit 0,01 0hm«cm, 15yUm starke phosphor-dotierte Epitaxieschicht mit 0,99 Ohm«cm.
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Das im vorstehenden beschriebene Verfahren zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
Die Ortsauflösung ist durch die Grosse des Lichflecks gegeben und ist im Prinzip nur durch Beugungseffekte begrenzt. Sie kann sowohl für praktische als auch wissenschaftliche Zwecke genügend klein gehalten werden - z.B. bis auf wenige ,um. In der Tiefe beträgt die Auflösung - bedingt durch die geringe Eindringtiefe des Lichtes - sogar nur ca. 0,01 ,um.
Das Verfahren arbeitet - abgesehen von dem aufbringen der Elektroden - berührungsfrei, die Halbleiteroberfläche wird durch die Messung nicht beschädigt.
Die Genauigkeit kann durch eine längere Integrationszeit des elektronischen Messystems in bestimmten Grenzen verbessert werden.
Die Messung lässt sich in einfacher Weise automatisieren. Das erfindungsgemässe Verfahren ist daher besonders geeignet, grosse Oberflächen zu untersuchen.
Wegen der geringen Eindringtiefe des Lichtes ist das erfindungsgemässe Verfahren insbesondere zur Untersuchung der Störstellenkonzentration an abgeschrägten Halbleiterelenienten prädestiniert. Gerade hier zeigt sich seine Ueberlegenheit gegenüber der Metallspitzenmethode, bei der die aufgesetzte Spitze beim Aufsetzen eine ganze Schicht durchstechen
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In Fig.5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäoS der Erfindung dargestellt. Diese Einrichtung unterscheidet sich von der in Fig.2 dargestellten im wesentlichen dadurch, dass an die Stelle der dort aufgebrachten Zinndioxid-Schicht eine metallische Lochblende 19 tritt. Ausserdem muss der durch die in Fig.J durch strichlierte Linien angedeutete Teil der Einrichtung sich im Vakuum befinden. Die Lochblende weist eine Oeffnung von ca. 50/Um auf und ihr Abstand zu der Halbleiteroberfläche beträgt etwa 100/Um. Um im Halbleiter genügend hohe Feldstärken zu erzeugen, liegt die Amplitude der zwischen Lochblende 19 und Halbleiter 5 angelegten Wechselspannung in der Grössenordnung von 1000 Volt. Als Wechselspannung kann, ähnlich wie oben, eine Rechteckspannung oder eine sinusoide Wechselspannung verwendet werden. Die Beschränkungen bezüglich Polarität und Gleichspannungsanteil entfallen hier, da zwischen Elektrode g (Lochblende 19)und Haibleiteroberflache kein gleichrichtender Uebergang vorhanden ist.
Bei dieser Anordnung wird an die Einhaltung eines konstanten Abstandes zwischen Lochblende 19 und Halbleiteroberfläche hohe Anforderung gestellt, da sich Abstandsänderungen bei gegebener anliegender Spannung direkt als Feldstärkeänderungen auswirken. Abstandsänderungen zwischen Lochblen-
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de und Halbleiteroberfläche lassen sich jedoch leicht in Form von Kapazitätsänderungen nachweisen - Lochblende und Halbleiter bilden dabei den kapazitiven Geber - und können Teil einer zum Stande der Technik zu zählenden Abstandsregeleinrichtung mit kapazitivem Geber bilden.
Anstelle der genannten Lochblende kann selbstverständlich auch eine siebförmige Elektrode oder eine aus einer Vielzahl parallel gespannter Drähte bestehende Elektrode verwendet werden, da die Elektrode die Aufgaben hat, Licht hindurch zu lassen und im Bereich der Messteile ein genügend hohes Feld entstehen zu lassen.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemass Fig. 2 arbeitet diese Einrichtung absolut berührungsfrei. Damit entfällt die Präparation der durchsichtigen Elektrode auf dem Halbleiter. Zudem ist man nicht mehr auf die Sperreigenschaften des HeteroUberganges Zinndioxid-Silizium angewiesen. Man kann vielmehr die feiderzeugende Wechselspannung, insbesondere bezüglich ihres Gleichspannungs, so wählen, dass das Signal-Rausch-Verhältnis am Photovervielfacher-Ausgang möglichst gross wird. Der apparative Aufwand ist hier jedoch grosser als beim erstgenannten Ausführungsbeispiel.
Die Untersuchung der Störstellenkonzentration und damit auch die des spezifischen Widerstandes mit der durch die Erfindung
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erreichbaren Ortsauflösung entspricht einem dringenden Bedürfnis sowohl der Kristallhersteller als auch der Anwender. Die Erfindung eröffnet neben einer besseren als bishe"r möglichen Charakterisierung des Halbleitermaterials eine einfacher Methode, örtliche Unregeimässigkeiten in Diffusionsprofilen aufzudecken. Wegen der geringen Eindringtiefe des Lichtes wird auch die Untersuchung von sehr kurzreichweitigen Dotierungsprofilen, die vor allem in der IC-Technik Anwendung finden, möglich.
Einen Einblick in die Möglichkeiten der Erfindung vermittelt der in Fig.5 dargestellte Ausschnitt aus einem zweidimensionalen Dotierungsprofil einer Halbleiterscheibe. Dieses Profil wurde so gewonnen, dass mittels der in Fig.2 dargestellten Einrichtung nacheinander die Dotierungsprofile paralleler Streifen der Halbleiterstirnfläche aufgenommenwurden. Die erhaltenen Schreiberdiagramme wurden dann masstabsgerecht nebeneinander aufgestellt. Nach diesen Untersuchungen durchgeführte Messungen konventioneller Art zeigten gute Uebereinstimmung mit diesen Ergebnissen.
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Claims (1)

  1. ί l.j Verfahren zur Untersuchung der Störstellenkonzentration von Halbleitern, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Störstellenkonzentration mittels Elektroreflexion ermittelt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ψ der zu untersuchende Bereich der Halbleiteroberfläche mittels eines vorzugsweise monochromatischen Lichtbündels beleuchtet wird, dass im Halbleiter (5) ein im wesentlichen senkrecht zur Halbleiteroberfläche stehendes elektrisches Feld erzeugt wird, und dass die lokalen Aenderungen des Reflexionsvermögens ermittelt werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle eine Xenon-Lampe (1) mit nachgeschaltetem
    " Monochromator (3) verwendet wird.
    k. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle eine Spektrallinie verwendet wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle ein vorzugsweise durchstlmmbarer Laser verwendet wird.
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    6. Verfahren nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3» 1I oder 5» dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des elektrischen Feldes eine Stirnfläche des Halbleiters (5) mit einer elektrisch leitenden, lichtdurchlässigen Elektrode (10) und die andere Stirnfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht (11) versehen wird, und dass zwischen beide Elektroden (10,11) eine elektrische Spannung angelegt.wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Wechselspannung mit einer Frequenz zwischen 100 und 500 Hertz verwendet wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der elektrisch leitenden,, lichtdurchlässigen Elektrode (10) auf der einen Stirnfläche des Halbleiters (5) diese mit einer Zinndioxyd-Schicht mit einer Dicke von ö,05yum bis 0,5/im, vorzugsweise 0,1 ^um, versehen wird»
    9. Verfahren nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3» ^ oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines elektrischen Feldes im Halbleiter (5) eine dicht über seiner dem einfallenden Lichtbündel zugewandten Stirnfläche angeordnete, zumindest teilweise lichtdurchlässige Elektrode (19) verwendet wird, und dass eine elektrische Spannung zwischen die genannte Elektrode (19) und die mit einer Kontaktschicht (11) versehene andere Stirnfläche des Halbleiters (5) angelegt wird.
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    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Lochblende verwendet wird»
    11. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass eine siebartig ausgebildete Elektrode verwendet wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (19) mindestens eine Oeffnung mit einem Durchmesser von 30/um bis 170 yum aufweist.
    13. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der Messung der Abstand von Elektrode (19) und Halbleiteroberfläche konstant gehalten wird.
    14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter (5) während der Messung relativ zum einfallenden Lichtbündel bewegt wird.
    15. Verfahren nach Anspruch I1I, dadurch gekennzeichnet, dass während der Messung sowohl die Messwerte für Reflexionsvermögen als auch die Koordination der Bewegung gespeichert werden.
    16. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise monochromatisches Licht aussendende Lichtquelle (1) vorgesehen ist, dass
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    Mittel (10,11,12,19) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes im Halbleiter (5) vorgesehen sind, und dass eine Messeinrich-r tung (8,15,16) zur Messung der Intensität des von der Halbleiteroberfläche reflektierten Lichtes vorgesehen ist.
    17· Einrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (1) ausgesandte Licht auf den zu untersuchenden Bereich des Halbleiters (5) fokussiert ist.
    18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des von der Halbleiteroberfläche reflektierten Lichtes ein Photovervielfacher (8) vorgesehen ist.
    19. Einrichtung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Konstanthaltung des Gleichstromanteils (io) des Photovervlelfachers (8) eine Regeleinrichtung (17) vorgesehen ist.
    PO. Einrichtung nach den Ansprüchen l8 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung des Wechselstromanteils (Δίο) ein phasenempfindlicher Verstärker (15) vorgesehen ist, welcher sein Referenzsignal von einer das Feld Im Haibleitor (5) erzeugenden Spannungsquelle (12) erhält.
    1 π <nm / 0 618
    21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass dem phasenempfindlichen Verstärker (15) eine Registriereinrichtung (l6), insbesondere ein XY-Schreiber, nachgeschaltet ist.
    22. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Relativbewegung des Halbleiters (5) gegenüber dem einfallenden Lichtbündel eine Antriebsvorrichtung (6) vorgesehen 1st.
    23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (6) einen Weggeber (l8) aufweist.
    21I. Einrichtung nach den Ansprüchen 21, 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Y-Eingang (Ey) des Schreibers (16) mit dem Ausgang des phasenempfindlichen Verstärkers (15), der X-Eingang (Εχ) mit dem Weggeber (l8) verbunden ist.
    25. Einrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche des Halbleiters (5) mit einer lichtdurchlässigen Elektrode (10) versehen ist und dass die andere Stirnfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht (11) versehen ist.
    2b. Einrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, dass dicht über der einen Stirnfläche des Halbleiters (5) eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Elektrode (19) anpeorun.it l3t, aii »lass «lie andere Stirnfläche mit einer i»ickt;*is>ch leitenden Schicht (11) versehen lot.
    J0ai)21/06ie «D
    27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet 3 dass zumindest der Raum zwischen der Elektrode (19) und der Halbleiteroberfläche evakuiert ist.
    28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest die Elektrode (19) und der zu untersuchende Halbleiter (5) in einem evakuierten Raum befinden.
    Akt ienpesellschaft BROWN, BOVERI & ClE.
    in π8:. 1 / π () 1 s
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