WO2012069220A1

WO2012069220A1 - Vorrichtung zum messen einer ladungsträgerlebensdauer in einem halbleitersubstrat

Info

Publication number: WO2012069220A1
Application number: PCT/EP2011/064737
Authority: WO
Inventors: Giso Hahn; David Kiliani; Gabriel Micard; Bernd Raabe
Original assignee: Universität Konstanz
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-05-31
Also published as: DE112011103927A5; DE102010052701A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat vorgeschlagen. Die Messvorrichtung kann für ein PLI- Messverfahren (photoluminescence imaging) ausgelegt sein. Die Vorrichtung (1) weist ein Kamerasystem (9) auf. Ein Chopper (17) dient zum temporären Unterbrechen und Freigeben eines Strahlengangs (7) zwischen einem Halbleitersubstrat (3) und dem Kamerasystem (9). Zusätzlich ist zwischen der Substratposition und dem Kamerasystem (9) ein Zusatzobjektiv (25) vorgesehen, das dazu ausgestaltet ist, ein Zwischenbild des Halbleitersubstrats (3) in einer Zwischenbildebene Z zu erzeugen. Der Chopper (17) ist im Bereich der Zwischenbildebene Z des Zusatzobjektivs (25) angeordnet. Da der Strahlengang (7) dort einen minimalen Querschnitt aufweist, können Schlitze (21) in einer Chopperscheibe (19) mit einer geringen Breite ausgebildet sein, so dass eine Vielzahl schmaler Schlitze (21) in der Chopperscheibe (19) ausgebildet sein können. Alternativ kann ein Chopper mittels eines elektronisch steuerbaren Fotomultipliers implementiert werden. Aufgrund der somit möglichen erhöhten Messfrequenz kann die zeitliche Auflösung der Messvorrichtung verglichen mit herkömmlichen Vorrichtungen erhöht werden und dynamische Lebensdauermessungen im Mikrosekundenbereich ermöglichen.

Description

Universität Konstanz

Universitätsstraße 10, 78464 Konstanz, Deutschland

Vorrichtung zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer

Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat und eine Verwendung solchen Vorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die durchschnittliche Lebensdauer von Überschussladungsträgern, die in einem Halbleiter generiert wurden, stellt für viele Anwendungen einen den Halbleiter charakterisierenden Parameter dar. Beispielsweise kann ein Wirkungsgrad einer Solarzelle stark von der Qualität des verwendeten Halbleitersubstrates abhängen, wobei die Ladungsträgerlebensdauer einen eine solche Qualität wiedergebenden Parameter darstellt. Die Bestimmung von Ladungsträgerlebensdauern kann somit bei der Entwicklung von höheren Solarzellenwirkungsgraden eine wichtige Aufgabe darstellen. Sie kann verwendet werden, um z.B. sowohl die Qualität des Bulk- Materials wie auch die Qualität der Oberflächenpassivierung bei der

Solarzellenherstellung zu quantifizieren. Insbesondere bei Solarzellen auf Basis multikristallinen Siliziums können

ortsaufgelöste Verfahren zum Messen der effektiven Ladungsträgerlebensdauer hilfreich für das Charakterisieren von Eigenschaften der Solarzelle und letztendlich für das Erreichen höherer Solarzellenwirkungsgrade sein. Eine Möglichkeit für eine solche ortsaufgelöste Bestimmung der Ladungsträgerlebensdauer stellt die sogenannte Fotolumineszenzbildgebung PLI (photoluminescence imaging) dar. Bei dem PLI- Verfahren wird ein gesamtes Halbleitersubstrat von einer Beleuchtungsquelle kurzzeitig beleuchtet und mit einem Kamerasystem, das zum Aufnehmen eines zweidimensionalen Bildes des Halbleitersubstrates ausgelegt ist, beobachtet, wie sich die Fotolumineszenz des Halbleitersubstrates in Reaktion auf eine solche Beleuchtung verändert. Bei herkömmlichen zeitaufgelösten PLI-Verfahren wird dabei das

Halbleitersubstrat pulsartig beleuchtet und anschließend gemessen, wie die

Fotolumineszenz nach dem Ausschalten des Lichtpulses abnimmt. Aus dem

gemessenen Verhalten der Fotolumineszenz kann dann auf die

Ladungsträgerlebensdauer geschlossen werden.

Um eine möglichst genaue Messung der Ladungsträgerlebensdauer auch bei relativ kurzen Ladungsträgerlebensdauern von weniger als beispielsweise 1 ms durchführen zu können, sollte ein Zeitraum, während dessen das Kamerasystem die durch

Fotolumineszenz von dem Halbleitersubstrat emittierten Photonen detektiert und aufintegriert, möglichst kurz sein.

Ein herkömmlicher Ansatz zur Ermöglichung kurzer Detektionszeiträume ist die Verwendung von CMOS -Fotodetektoren in dem Kamerasystem einer PLI- Messvorrichtung. Solche CMOS -Fotodetektoren können verhältnismäßig schnell ausgelesen werden, so dass Detektionszeiträume im Bereich von wenigen hundert Mikrosekunden erreicht werden können. Allerdings sind CMOS -Fotodetektoren im Vergleich zu herkömmlichen CCD-Fotodetektoren meist wesentlich teurer und können außerdem ein stärkeres Bildrauschen aufweisen. Ein weiterer Ansatz, um kurze Detektionszeiträume zu realisieren, besteht darin, den Strahlengang zwischen dem Halbleitersubstrat und dem Kamerasystem mit Hilfe eines Choppers nur kurzzeitig freizugeben und ansonsten zu blockieren. Zu diesem Zweck kann dem Kamerasystem ein Chopper beispielsweise in Form einer sich schnell drehenden Unterbrecherscheibe mit kreissektorförmigen Öffnungen vorgelagert sein. Eine erreichbare Zeitauflösung wird hierbei unter anderem durch die Art der

Unterbrecherscheibe, insbesondere die Größe der darin vorgesehenen Öffnungen, sowie die Rotationsgeschwindigkeit, mit der die Unterbrecherscheibe rotiert wird, beeinflusst. Es wurde beobachtet, dass bei herkömmlichen, mit einem Chopper versehenen PLI-Messvorrichtungen eine gewünschte Zeitauflösung für

Ladungsträgerlebensdauern im Bereich von weniger als 200 nicht oder nur mit hohem experimentellem und analytischem Aufwand erreicht werden konnten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es kann daher ein Bedarf an einer Vorrichtung zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat bestehen, die eine präzise Messung auch von kurzen Ladungsträgerlebensdauern, beispielsweise im Bereich von weniger als 200 μβ, ohne übermäßigen Kosten- und Arbeitsaufwand ermöglicht.

Dies kann mit der Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen erreicht werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat beschrieben, wobei die Vorrichtung zumindest ein Kamerasystem, einen optischen Chopper und ein Zusatzobjektiv aufweist. Das Kamerasystem ist dabei zum Aufnehmen eines Bildes eines Halbleitersubstrates ausgelegt und weist hierfür ein Kameraobjektiv auf, um die Oberfläche des Halbleitersubstrates auf einen in dem Kamerasystem integrierten zweidimensionalen Fotodetektor abzubilden.. Der optische Chopper dient zum temporären Unterbrechen und Freigeben eines Strahlenganges zwischen dem Substrat und dem Kamerasystem. Das für die vorgeschlagene Messvorrichtung

charakteristische Zusatzobjektiv ist hierbei zwischen einer Substratposition, das heißt, der Position, an der während der Messung ein Substrat positioniert wird, und dem Kamerasystem angeordnet und ist dazu ausgestaltet, ein Zwischenbild des

Halbleitersubstrates in einer Zwischenbildebene zu erzeugen, so dass dieses

Zwischenbild auf den in dem Kamerasystem integrierten zweidimensionalen

Fotodetektor abgebildet werden kann. Der Chopper ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung im Bereich dieser Zwischenbildebene des Zusatzobjektivs angeordnet.

Im Folgenden werden der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt zugrunde liegende Ideen und Erkenntnisse sowie weitere Ausgestaltungen und Vorteile des ersten Aspektes der Erfindung beschrieben.

Bei herkömmlichen Messvorrichtungen zur Bestimmung von Ladungsträgerlebensdauern basierend auf dem zeitaufgelösten PLI-Messverfahren und unter Verwendung eines optischen Choppers, der dem Kamerasystem vorgelagert ist, wurde beobachtet, dass eine bestimmte zeitliche Auflösung solcher Messsysteme bisher nicht problemlos gesteigert werden konnte, das heißt, eine minimal zu erreichende

Messdauer der Fotolumineszenz nicht unter ein Mindestmaß reduziert werden konnte. Es wurde erkannt, dass dies unter anderem an der Geometrie und der Position des in dem Strahlengang angeordneten optischen Choppers liegen kann. Unter einem optischen Chopper wird bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine mechanische Vorrichtung verstanden, die einen Strahlengang bzw. einen Lichtstrahl gezielt, d.h. beispielsweise periodisch, unterbrechen und wieder freigeben kann. Der optische Chopper kann beispielsweise mit einer mit Öffnungen versehenen Scheibe aus lichtundurchlässigem Material realisiert sein, die quer zu dem Strahlengang bewegt, d.h. verlagert oder rotiert, werden kann, sodass sie den Strahlengang gezielt unterbrechen oder freigeben kann. Eine Zeitdauer, während der der Strahlengang freigegeben wird, und eine etwaige Frequenz der Periodizität, mit der der

Strahlengang freigegeben wird, hängt hierbei hauptsächlich von einer Breite der Öffnungen in der bewegten Scheibe sowie von der Geschwindigkeit, mit der die Scheibe bewegt wird, ab. Eine Öffnung wandert dabei während der Bewegung der Scheibe sukzessive durch den Strahlengang hindurch und gibt diesen zeitweilig frei. Damit der Strahlengang wenigstens für einen bestimmten Zeitraum vollständig freigegeben wird, sollte dabei eine Breite der Öffnung zumindest gleich breit oder vorzugsweise breiter als die Breite des Strahlengangs am Ort der bewegten

Chopperscheibe sein. Bei herkömmlichen Messvorrichtungen bedeutet dies in der Regel, dass eine Breite der Öffnung größer sein muss als die Apertur des

Kameraobjektivs, das heißt als der maximale Durchmesser des Strahlengangs im Objektiv. Um mit einer Chopperscheibe mit derart breiten Öffnungen dennoch kurze Belichtungszeitdauern bzw. Detektionszeitdauern realisieren zu können, muss die Chopperscheibe mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt werden. Die

Geschwindigkeit der Chopperscheibe kann jedoch aufgrund mechanischer

Stabilitätsgrenzen nicht beliebig gesteigert werden. Somit sind einer Verkürzung der Detektionszeitdauern bei herkömmlichen Messvorrichtungen Grenzen gesetzt, sodass Detektionszeitdauern von weniger als 200 kaum realisiert werden können.

Es ist eine der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt zugrunde liegende Idee, die Messvorrichtung zusätzlich zu dem Kameraobjektiv ergänzend mit einem

Zusatzobjektiv zu versehen. Unter einem Objektiv soll hierbei allgemein ein sammelndes optisches System, das eine reelle optische Abbildung eines Objektes erzeugt, verstanden werden. Das Zusatzobjektiv soll derart ausgestaltet sein, dass innerhalb des Zusatzobjektivs ein Zwischenbild des Halbleitersubstrates in einer Zwischenbildebene erzeugt wird. Unter einer Zwischenbildebene wird hierbei eine Bildebene verstanden, in der ein das Objekt, das heißt in diesem Falle die

Substratoberfläche, scharf abbildendes Zwischenbild erzeugt wird. Das Zusatzobjektiv muss hierbei ähnlich wie ein Objektiv eines Mikroskops oder eines Teleskops ein optisches Element oder eine Mehrzahl von lichtsammelnden optischen Elementen wie beispielsweise optischen Linsen oder Spiegeln aufweisen. Zum Beispiel kann ein erstes, vor der Zwischenbildebene angeordnetes optisches Element bzw. eine

Mehrzahl erster optischer Elemente dabei dazu dienen, das Objekt in der

Zwischenbildebene abzubilden, d.h. von dem Objekt kommendes Licht auf die Zwischenbildebene zu fokussieren. Ein zu dem Kameraobjektiv gehörendes und hinter der Zwischenbildebene angeordnetes zweites optisches Element bzw. eine Mehrzahl zweiter optischer Elemente kann dann den von der Zwischenebene kommenden Strahlengang auf den Fotodetektor des Kamerasystems abbilden. Der Strahlengang jedes einzelnen Bildpunktes hat dabei im Bereich der

Zwischenbildebene minimale Abmessungen.

Die Verwendung des Begriffs„Bereich der Zwischenbildebene" kann hierbei bedeuten, dass der Chopper nicht exakt in der Zwischenbildebene angeordnet werden muss sondern kann derart verstanden werden, dass der Chopper in der Nähe der Zwischenbildebene innerhalb eines Bereichs angeordnet sein soll, in dem eine laterale Abmessung des Strahlengangs kleiner ist als an einer Position direkt vor dem Eintritt in das Kamerabjektiv, d.h. dort, wo bei herkömmlichen zeitaufgelösten PLI- Messvorrichtungen üblicherweise ein Chopper angeordnet ist.

Diese Tatsache, dass der Strahlengang für jeden Bildpunkt im Bereich der

Zwischenbildebene minimale Abmessungen aufweist, wird nun für eine vorteilhafte Ausgestaltung der Ladungsträgerlebensdauer-Messvorrichtung bzw. des darin vorhandenen Choppers genutzt. Der Chopper wird in dem Bereich der

Zwischenbildebene des Zusatzobjektivs angeordnet, wobei das Zusatzobjektiv für diesen Zweck für eine Chopperscheibe des Choppers frei zugänglich ausgelegt sein sollte. Wegen der in diesem Bereich minimalen Abmessungen des Strahlenganges kann daher die Geometrie des Choppers in vorteilhafter Weise angepasst werden.

Der optische Chopper kann beispielsweise mit einer mit Öffnungen versehenen Scheibe aus lichtundurchlässigem Material realisiert sein, wobei sich die Scheibe quer zum Strahlengang bewegen kann, z.B. sich um eine im Wesentlichen parallel zum Strahlengang zwischen dem Substrat und dem Kamerasystem angeordnete Drehachse drehen kann (Rotationsscheibenchopper, variable frequency rotating disc chopper). Es sind jedoch auch andere Chopperanordnungen wie zum Beispiel linear zu verlagernde, mit Öffnungen versehene Scheiben (sog. Gabelchopper, fixed frequency tuning fork chopper) oder optische Shutter einsetzbar. Im Fall eines Choppers mit einer rotierenden Scheibe kann die Scheibe hierbei sektorförmige Öffnungen oder Schlitze aufweisen, um den vom Substrat zum Fotodetektor des Kamerasystems verlaufenden Strahlengang temporär freizugeben.

Der Begriff„sektorförmig" kann hierbei eine kreissektorförmige Fläche, d.h. eine Teilfläche einer Kreisfläche, die von einem Kreisbogen und zwei Kreisradien begrenzt wird, oder auch eine kreissektorstumpfförmige Fläche, die sich nicht bis zum Zentrum der Chopperscheibe erstreckt, umfassen.

Für den Fall, dass der Chopper mit einer rotierenden, mit sektorförmigen Schlitzen oder Öffnungen versehenen Scheibe ausgebildet ist, kann die Chopperscheibe derart ausgeprägt sein, dass die sektorförmigen Schlitze im Vergleich zu Choppern, wie sie bei herkömmlichen Messvorrichtungen verwendet werden, eine wesentlich geringere Breite aufweisen können. Beispielsweise kann eine gemittelte Breite der Schlitze kleiner sein als eine Apertur des Kameraobjektivs, insbesondere kleiner als eine Breite des Strahlengangs am Ort des Kameraobjektiveingangs, und somit kleiner als eine übliche Breite bei Choppern herkömmlicher Messvorrichtungen.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Schlitze mit einer gemittelten Breite auszugestalten, die kleiner oder gleich der Kantenlänge eines in dem Kamerasystem vorgesehenen Fotodetektors zum Aufnehmen des Bildes des Halbleitersubstrates ist.

Für den Fall, dass die Scheibe des Choppers mit Hilfe eines Antriebs rotiert wird, kann eine Breite der Schlitze und eine durch den Antrieb bewirkte Rotations- geschwindigkeit der Scheibe derart gewählt sein, dass der Chopper den Strahlengang beim Durchgang des Schlitzes für weniger als 50 μβ, vorzugsweise weniger als 10 freigibt. Aufgrund der Möglichkeit einer schmaleren Ausgestaltung der Schlitze wegen der Anordnung des Choppers in der Zwischenbildebene des Zusatzobjektivs können derart kurze Freigabezeiten des Choppers erreicht werden, ohne die

Rotationsgeschwindigkeit der Chopperscheibe über ein Maß steigern zu müssen, bei dem die mechanische Integrität der Chopperscheibe gefährdet werden würde. Mit derart kurzen Freigabezeiten des Strahlengangs können letztendlich entsprechend kurze Messdauern bei der Messung der Ladungsträgerlebensdauer erreicht werden, so dass die Ladungsträgerlebensdauer auch für Halbleitersubstrate, bei denen die Ladungsträgerlebensdauer verhältnismäßig kurz ist, zuverlässig gemessen werden kann. Beispielsweise kann mit der vorgeschlagenen Messvorrichtung auch bei multikristallinen Siliziumwafern, bei denen eine Ladungsträgerlebensdauer typischerweise im Bereich von wenigen μβ, beispielsweise im Bereich von 5-50 liegt, die Ladungsträgerlebensdauer zuverlässig und mit hoher Präzision gemessen werden.

Eine typische gemittelte Breite der Schlitze kann dabei im Bereich von 1-20 mm, vorzugsweise im Bereich von 2-10 mm liegen.

Aufgrund der möglichen geringen Breite der in der Chopperscheibe vorgesehenen Schlitze kann die Chopperscheibe im Vergleich zu herkömmlichen Choppern eine größere Anzahl von um die Drehachse der Chopperscheibe angeordneten Schlitzen aufweisen. Beispielsweise kann die Scheibe wenigstens 6, vorzugsweise zwischen 10 und 200 und stärker bevorzugt zwischen 50 und 100 Schlitze aufweisen, die sich beispielsweise in radialer Richtung der Scheibe erstrecken und eine sektorförmige Geometrie aufweisen können. Aufgrund der Vielzahl von Schlitzen auf der

Chopperscheibe wird der Strahlengang bei einer Umdrehung der Chopperscheibe vielfach unterbrochen und freigegeben, wodurch sich eine hohe Messfrequenz realisieren lässt. Bei der vorgeschlagenen Messvorrichtung wird die zeitliche Auflösung der

Ladungsträgerlebensdauermessung maßgeblich durch die Dauer, während der der Chopper den Strahlengang zwischen dem Substrat und dem Kamerasystem freigibt, bestimmt. Wie zuvor beschrieben, können die Messdauern dabei aufgrund der vorteilhaften Positionierung und Ausgestaltung des Choppers sehr kurz gehalten werden. Aufgrund der somit möglichen kurzen Belichtungsdauern des Kamerasystems braucht das Kamerasystem selbst nicht sehr schnell arbeiten. Beispielsweise braucht der in dem Kamerasystem vorgesehene Fotodetektor nicht sehr schnell ausgelesen werden können. Stattdessen kann der Fotodetektor während einiger

Anregungsperioden des Substrats jeweils nur sehr kurz beleuchtet werden und anschließend in einer Dunkelphase, in der das Substrat nicht mehr angeregt wird, ausgelesen werden. Aufgrund der somit erreichten geringeren Anforderungen an den Fotodetektor können daher auch herkömmliche CCD-Fotodetektoren (charged coupled device) in dem Kamerasystem verwendet werden. Derartige CCD- Fotodetektoren können mit einer hohen räumlichen Auflösung und mit

verhältnismäßig günstigen Kosten bereitgestellt werden.

Für eine Verwendung in einem PLI-Messsystem sollte die spektrale Empfindlichkeit des Detektors derart gewählt sein, dass von dem zu untersuchenden Objekt aufgrund von Fotolumini szenz ausgesendete Strahlung ausreichend gut detektiert werden kann. Für die Ladungsträgerlebensdauerbestimmung in Siliziumsubstraten kann

beispielsweise ein CCD-Detektor vorteilhaft sein, der im Wellenlängenbereich von 900 bis 1100 nm, d.h. im Nahinfrarotbereich, sensitiv ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine alternative Vorrichtung zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat beschrieben. Die Vorrichtung weist ein Kamerasystem zum Aufnehmen eines Bildes des in einer Substratposition gehaltenen Halbleitersubstrates sowie einen optischen Chopper zum temporären Unterbrechen und Freigeben eines Strahlenganges zwischen dem Substrat und dem Kamerasystem auf. Der optische Chopper weist hierbei einen Photomultiplier mit einer Mehrkanalplatte auf. Der Photomultiplier ist dabei in dem Strahlengang zwischen der Substratposition und dem Kamerasystem angeordnet. Der Photomultiplier ist dazu ausgelegt, den Strahlengang durch Steuern einer an die Mehrkanalplatte angelegten elektrischen Spannung temporär zu unterbrechen oder freizugeben.

Es ist eine der Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt zugrunde liegende Idee, bei der Ladungsträgerlebensdauer-Messvorrichtung einen elektronisch arbeitenden optischen Chopper einzusetzen. Ein solcher elektronisch schaltbarer optischer Chopper kann mit Hilfe eines Photomultipliers realisiert werden. Der Photomultiplier weist eine sogenannte Mehrkanalplatte auf, die teilweise auch als Multi-Channel-Plate (MCP) bezeichnet wird. Eine solche Mehrkanalplatte kann herkömmlich in einem

Photomultiplier dazu verwendet werden, auftreffende Photonen zu detektieren und deren Signal anschließend zu verstärken und letztendlich wieder optisch auszugeben. Die auftreffenden Photonen werden hierbei zunächst in Elektronen konvertiert, die mit Hilfe des Photoeffekts ausgelöst werden, und diese Elektronen können dann in elektrischen Feldern beschleunigt werden, bevor sie an einer phosphoreszierenden Schicht wiederum Photonen generieren. Während Photomultiplier jedoch

herkömmlich dazu verwendet werden, optische Signale zu verstärken, wird gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Photomultiplier dazu genutzt, den Strahlengang zwischen der Substratposition und dem Kamerasystem gezielt zu unterbrechen oder freizugeben. Hierzu kann der Photomultiplier durch An- und Abschalten einer an die Platten der Mehrkanalplatte angelegten elektrischen Spannung temporär ein- und ausgeschaltet werden, so dass Licht, das von dem Substrat kommt und auf eine Seite des Photomultipliers trifft, selektiv von dem Photomultiplier an eine gegenüberliegende Seite hin zu dem Kamerasystem übertragen werden kann oder alternativ während bestimmter Zeiträume eine solche Übertragung verhindert werden kann. Da die Übertragung von den an die Platten der Mehrkanalplatte angelegten elektrischen Spannungen abhängt, und solche Spannungen sehr schnell geschaltet werden können, kann ein Durchleiten oder Blocken auftreffender

Photolumineszenzstrahlung sehr schnell, beispielsweise im Nanosekundenbereich, moduliert werden. Mit anderen Worten kann der Photomultiplier als sehr schnell elektronisch schaltbarer optischer Chopper eingesetzt werden.

An einer zu der Substratposition gerichteten Seite der Mehrkanalplatte kann der Photomultiplier eine erste Konverter Schicht zum Konvertieren von auftreffenden Photonen in ausgelöste Elektronen aufweisen. An einer zu dem Kamerasystem gerichteten Seite der Mehrkanalplatte kann der Photomultiplier eine zweite

Konverter schicht zum Konvertieren von auftreffenden Elektronen in Photonen aufweisen. Die erste Konverterschicht kann dabei derart ausgelegt sein, dass auftreffende Photonen mit ihrer Energie Elektronen aus der ersten Konverterschicht mit Hilfe des Photoeffekts herauslösen können. Diese Elektronen werden dann in durch die Platten der Mehrkanalplatte aufgrund der an diese angelegten elektrischen Spannung beschleunigt und können dann beim Auftreffen auf eine Platte weitere Elektronen herauslösen, die anschließend hin zu einer nächsten Platte beschleunigt werden. Die Mehrkanalplatte kann dabei je nachdem, welche Spannungen an die Platten angelegt werden, sowohl zu einer Erhöhung der Anzahl herausgelöster Elektronen als auch zu einer Erhöhung von deren kinetischer Energie beitragen. Die herausgelösten und beschleunigten Elektronen können dann auf die zweite

Konverterschicht treffen. Diese zweite Konverterschicht kann beispielsweise ein phosphoreszierendes Material aufweisen, welches an Stellen, an denen Elektronen auftreffen, Licht in Form von Photonen emittiert.

Je nach Art der Konverter schichten kann eine Detektion von auftreffenden Photonen an der zu der Substratposition gerichteten Seite und eine Emission von Photonen hin zu dem Kamerasystem an die speziellen Bedürfnisse der Messvorrichtung angepasst werden. Beispielsweise kann die erste Konverter schicht derart gewählt sein, dass auftreffende Photonen aus dem infraroten Spektralbereich in ausgelöste Elektronen konvertiert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass der Photomultiplier insbesondere in dem infraroten Spektralbereich, der für die Messung von

Ladungsträgerlebensdauern beispielsweise in einem Silizium-Halbleitersubstrat von besonderem Interesse ist, sensitiv ist. Die an der ersten Konverter schi cht ausgelösten Elektronen können nach ihrer Beschleunigung dann auf die zweite Konverter schi cht treffen. Diese zweite Konverter schi cht kann die auftreffenden Elektronen dann in Photonen beispielsweise in einem anderen Spektralbereich wie zum Beispiel dem sichtbaren Spektralbereich konvertieren. Insgesamt kann auf diese Weise erreicht werden, dass die Messvorrichtung mit einem herkömmlichen Photodetektor, der im sichtbaren Spektralbereich sensitiv ist, ausgestattet werden kann und dennoch aufgrund des im infraroten Spektralbereich empfindlichen Photomultipliers infrarote Photonen, die von dem Substrat durch Photolumini szenz ausgesandt wurden, detektiert werden können.

Um die Ladungsträgerlebensdauer über die gesamte zweidimensionale Oberfläche des Halbleitersubstrates simultan messen zu können, kann diese Oberfläche hierzu zunächst auf den Photomultiplier abgebildet werden. Hierzu kann ein projizierendes optisches System, beispielsweise in Form einer optischen Linse, in dem Strahlengang zwischen der Substratposition und dem Photomultiplier vorgesehen sein. Dieses projizierende System kann die Oberfläche des Halbleitersubstrates scharf auf die Oberfläche der ersten Konverterschicht abbilden. Das von dem Photomultiplier an der zweiten Konverter schi cht erzeugte Bild kann anschließend auf den Photodetektor des Kamerasystems abgebildet werden. Auch hierzu kann wieder ein optisches System beispielsweise mit Linsen oder Spiegeln vorgesehen sein.

Alternativ weist die Messvorrichtung eine Glasfaseroptik auf, um ein von dem

Photomultiplier an der zweiten Konverterschicht erzeugtes Bild hin zu dem

Photodetektor des Kamerasystems zu übermitteln. Die Glasfaseroptik kann hierzu eine Vielzahl parallel angeordneter Glasfasern aufweisen, die jeweils eine Position an der zweiten Konverterschicht des Photomultipliers mit einer entsprechenden Position auf dem Photodetektor verbinden. An der zweiten Konverter schi cht erzeugte Photonen werden somit durch die Glasfaseroptik an den Photodetektor übermittelt und auf dessen photosensitive Oberfläche projiziert.

Die vorgeschlagenen Messvorrichtungen können insbesondere zum Messen von Ladungsträgerlebensdauern in einem Halbleitersubstrat verwendet werden. Das Halbleitersubstrat kann dabei beispielsweise ein Substrat sein, das zuvor oder anschließend Prozessierungsschritten unterzogen wurde/wird, um ein

Halbleiterbauelement wie beispielsweise eine Solarzelle damit zu fertigen. Die Messvorrichtung kann dabei insbesondere zur Bestimmung von Ladungsträgerlebensdauern bei Halbleitersubstraten mit einer verhältnismäßig starken

Rekombination, das heißt einer kurzen Ladungsträgerlebensdauer von beispielsweise weniger als 50 μβ, verwendet werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise in Bezug auf die Messvorrichtungen und teilweise in Bezug auf ein mit solchen Messvorrichtungen durchzuführendes Messverfahren bzw. eine

Verwendung der Messvorrichtungen beschrieben sind. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass die entsprechenden Merkmale in analoger Weise auch umgekehrt auf das Messverfahren bzw. die Messvorrichtung übertragen werden können.

Insbesondere können die beschriebenen Merkmale auch miteinander kombiniert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorangehend beschriebenen und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter ersichtlich, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkend auszulegen ist. Fig. 1 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zum Messen von Ladungsträgerlebensdauern in einem Halbleitersubstrat.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Chopperscheibe der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Messen von Ladungsträgerlebensdauern in einem Halbleitersubstrat mit einem mechanischen Chopper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Chopperscheibe der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 5 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Messen von Ladungsträgerlebensdauern in einem Halbleitersubstrat mit einem elektronischen Chopper gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine teilweise perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Messen von Ladungsträgerlebensdauern in einem Halbleitersubstrat mit einem elektronischen Chopper gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleichen oder ähnlichen Komponenten und Merkmalen der Vorrichtungen wurden in den Figuren gleiche Bezugszeichen zugewiesen, wobei entsprechenden Komponenten in der in Fig. 1 und 2 dargestellten herkömmlichen Vorrichtung eine„1" vorangestellt wurde.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung 101 zum Messen einer

Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat 103.

Das Halbleitersubstrat 103 lagert auf einem Substrathalter 105. Der Substrathalter 105 beinhaltet ein LED-Paneel und dient somit gleichzeitig als Beleuchtungsquelle, um das Halbleitersubstrat 103 von der Unterseite her zu beleuchten. Alternativ kann das Substrat 103 auch mit Hilfe eines Lasers beleuchtet werden, wobei auch eine

Beleuchtung von der Oberseite her möglich ist. Durch die Beleuchtung werden in dem Halbleitersubstrat 103 Überschussladungsträger generiert, die statistisch nach einer material spezifischen Ladungsträgerlebensdauer rekombinieren. Ein Teil der

Überschussladungsträger rekombiniert strahlend, so dass von dem Halbleitersubstrat 103 aufgrund einer solchen Fotolumineszenz Licht ausgestrahlt wird. Dieses

Lumineszenzlicht breitet sich innerhalb eines Strahlengangs 107 hin zu einem

Kamerasystem 109 aus. Das Kamerasystem 109 weist eine Kameraoptik 111 auf, die das fotolumineszente Licht auf einen Fotodetektor 113 fokussiert und somit die Oberfläche des Halbleitersubstrats 103 auf eine fotosensitive Oberfläche 115 des Fotodetektors 113 abbildet.

Zwischen dem Halbleitersubstrat 103 und dem Kamerasystem 109 befindet sich ein mechanisch arbeitender Chopper 117. In dem Chopper 117 ist eine Chopperscheibe 119 angeordnet, die sich um eine Achse dreht, die im Wesentlichen parallel zur Hauptausbreitungsrichtung des im Strahlengangs 107 sich ausbreitenden

fotolumineszenten Lichts angeordnet ist. Die kreisscheibenförmige Chopperscheibe 119 weist sektorförmige Öffnungen 121 auf. Wenn eine der Öffnungen 121 den Strahlengang 107 quert, kann das fotolumineszente Licht passieren und im

Kamerasystem 109 detektiert werden. Andernfalls wird das fotolumineszente Licht durch die außerhalb der Öffnungen 121 lichtundurchlässige Chopperscheibe 119 blockiert. Die in dem Substrathalter 105 integrierte Beleuchtung wie auch der Chopper 117 sind mit einer Steuerung 123 verbunden. Diese Steuerung 123 kann die Beleuchtung periodisch ein- und ausschalten sowie die Rotation der Chopperscheibe 119 in dem Chopper 117 steuern. Die Rotationsgeschwindigkeit der Chopperscheibe 119 wird für eine Messung derart eingestellt, dass die Frequenz, mit der eine der Öffnungen 121 den Strahlengang 107 quert, mit der Frequenz der periodisch betriebenen Beleuchtung übereinstimmt. Auch eine Phasendifferenz zwischen der Ansteuerung der Beleuchtung einerseits und der von den Öffnungen 121 der rotierenden Chopperscheibe 119 bewirkten Transmission des fotolumineszenten Lichtes kann mit Hilfe der Steuerung 123 kontrolliert werden. Durch Auswerten des von dem Kamerasystem 109 detektierten fotolumineszenten Lichts in Abhängigkeit von einer solchen

Phasendifferenz kann auf die Ladungsträgerlebensdauer in dem Halbleitersubstrat 103 rückgeschlossen werden.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Messvorrichtung 101 ist der Chopper 117 direkt vor dem Kameraobjektiv 111 angeordnet. Wie in der Draufsicht aus Fig. 2 zu erkennen, weisen die Öffnungen 121 in der Chopperscheibe 119 Abmessungen auf, die wesentlich größer als die Abmessungen des Strahlengangs 107 am Ort der Chopperscheibe 119 sind, so dass zumindest während eines gewissen Zeitraums das gesamte von einem Punkt 108 des Halbleitersubstrats 103 innerhalb des Strahlengangs 107 hin zum Kamerasystem 109 emittierte Fotolumineszenzlicht durch die Chopperscheibe 119 bzw. durch deren Öffnungen 121 transmittiert wird. Da der gemeinsame Strahlengang aller Punkte des Halbleitersubstrats 103 an der Position der Chopperscheibe 119 größere Abmessungen aufweist als im Bereich des Kameraobjektivs 111, haben die Öffnungen 121 daher größere Abmessungen als das Kameraobjektiv 111 bzw. als dessen Aperturfläche. Durch die Apertur des Kameraobjektivs 111 kann es zu einer zeitlichen Verschmierung des von dem Kamerasystem 109 aufgenommenen

Messsignals kommen. Eine Erhöhung der Anzahl von Öffnungen 121 in der

Chopperscheibe 119 führt daher in der Regel nicht zu einer besseren Zeitauflösung, wodurch die erreichbare zeitliche Auflösung der Messvorrichtung 101 durch die Rotationsgeschwindigkeit der Chopperscheibe 119 limitiert ist. Zudem kann die Auswertung der Messsignale durch die zeitliche Verschmierung deutlich komplexer werden als dies ohne eine Verschmierung der Fall wäre.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Substrat 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ähnlich wie bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung 101 wird das Halbleitersubstrat 3 von in einen Halter 5 integrierten LEDs beleuchtet und damit zur Fotolumineszenz angeregt. Das emittierte Fotolumineszenzlicht bewegt sich entlang eines Strahlengangs 7 hin zu einem Kamerasystem 9, wo es von einem

Kameraobjektiv 11 auf die fotosensitive Oberfläche 15 eines Fotodetektors 13 abgebildet wird.

Zusätzlich zu dem Kameraobjektiv 11 weist die Vorrichtung 1 ein Zusatzobjektiv 25 auf. Das Zusatzobjektiv 25 weist eine fokussierende Optik auf, die in der Figur lediglich schematisch als Einzellinse dargestellt ist, die jedoch ähnlich wie das Kameraobjektiv 11 auch aus mehreren optischen Komponenten bestehen kann. Die das Zusatzobjektiv 25 bildenden optischen Komponenten sind so ausgestaltet, dass sich eine Zwischenbildebene Z ergibt, in der ein scharfes Bild der Oberfläche des Halbleitersubstrats 3 erzeugt wird. Im Gegensatz zu dem Kameraobjektiv 111 der herkömmlichen Messvorrichtung 101, bei dem das Abbildungsverhältnis auf die Größe der Substratoberfläche eingestellt ist, kann das Kameraobjektiv 11 der erfindungsgemäßen Messvorrichtung eine Optik aufweisen, deren

Abbildungsverhältnis auf die Größe des Zwischenbilds eingestellt ist .

Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung 101 wird zum zeitlichen Unterbrechen des Strahlengangs 7 auch ein Chopper 17 im Strahlengang 7 angeordnet. Erfindungsgemäß wird dieser Chopper 17 im Bereich der Zwischenebene Z angeordnet. Der Chopper kann hierbei wiederum eine rotierbare Chopperscheibe 19 aufweisen, die mit sektorförmigen Öffnungen bzw. Schlitzen 21 versehen ist.

Wie sowohl in Fig. 3 als auch insbesondere in der Draufsicht aus Fig. 4 gut zu erkennen ist, weist der Strahlengang 7 im Bereich der Zwischenebene Z minimale Abmessungen auf, so dass auch die Abmessungen der in der Chopperscheibe 19 vorgesehenen Schlitze 21 klein gewählt werden können. Aufgrund dieser kleinen Abmessungen können bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel acht schmale sektorförmige Schlitze 21 in der Chopperscheibe 19 ausgebildet sein, wobei eine mittlere Breite der sektorförmigen Schlitze 21 aufgrund der geringen

Abmessungen des Strahlengangs 7 im Bereich der Zwischenebene Z kleiner sein kann als die Abmessungen bzw. die Apertur der Optik des Zusatzobjektivs 25 . Idealerweise kann die mittlere Breite der Schlitze 21 sogar kleiner als die Breite bzw. Kantenlänge der photosensitiven Oberfläche 15 des in dem Kamerasystem 9 verwendeten

Fotodetektors 13 sein.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform rotiert die Chopperscheibe 19 in oder in der Nähe der Zwischenbildebene Z und sorgt daher für eine zeitliche Ein/ AusModulation des Kamerasignals mit sehr steilen Flanken. Daher kann die Anzahl der Schlitze 21 in der Chopperscheibe 19 und damit in dieser Konfiguration die zeitliche Auflösung des gesamten Systems der Vorrichtung 1 deutlich erhöht werden.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Messen einer

Ladungsträgerlebensdauer in einem Substrat 3 gemäß einer alternativen

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hinsichtlich des Kamerasystems 9' und der Lagerung des Substrats 3 auf dem Substrathalter 5 entspricht diese

Messvorrichtung weitgehend der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. Allerdings wurde der in der Ausführungsform aus Fig. 3 verwendete mechanische Chopper 17 durch einen elektronischen Chopper in Form eines Photomultipliers 27 ersetzt. Der Photomultiplier 27 weist an seiner zu dem Substrat 3 gerichteten Seite eine erste Konverterschicht 29 auf. Infrarote Photonen, die aufgrund von Lumineszenz aus dem Substrat 3 austreten, werden in dem Strahlengang 7 durch ein Objektiv 25' auf die Oberfläche der ersten Konverterschicht 29 fokussiert. Durch das Objektiv 25' wird dabei die gesamte zu untersuchende Oberfläche des Substrates 3 auf die erste

Konverterschicht 29 projiziert. Die erste Konverterschicht 29 konvertiert die auftreffenden Photonen durch den Photoeffekt in ausgelöste Elektronen. Diese Elektronen können in einer Mehrkanalplatte 31 je nach daran angelegter

Steuerspannung von der Steuerung 23 hin zu einer zweiten Konverter Schicht 33 beschleunigt und in ihrer Anzahl verstärkt werden. An der zweiten Konverter Schicht 33 werden die auftreffenden Elektronen durch Phosphoreszenz wiederum in Photonen umgewandelt. Die Oberfläche der zweiten Konverterschicht 33 wird dabei durch das Kameraobjektiv 11 ' auf den Photodetektor 13 des Kamerasystems 9' projiziert.

Alternativ kann, wie in Fig. 6 schematisch veranschaulicht, eine Glasfaseroptik 35 vorgesehen sein, um das von dem Photomultiplier an der zweiten Konverter Schicht 33 erzeugte Bild hin zu dem Photodetektor 13 durch eine Vielzahl von in der

Glasfaseroptik 35 enthaltenen Glasfasern zu übermitteln und auf diese Weise das erzeugte Bild auf den Photodetektor 13 zu projizieren.

Obwohl die einzelnen Komponenten der Messvorrichtung in den Figuren als einzelne Bauteile dargestellt sind, können mehrere dieser Bauteile zu einer gemeinsamen Komponente zusammengefasst sein. Beispielsweise können bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sowohl das Kamerasystem 9 als auch der Chopper 17 und das Zusatzobjektiv 25 in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sein. Bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen können das Kamerasystem 9', der Photomultiplier 27 und das Objektiv 25' in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sein und auf diese Weise gemeinsam wie eine sehr schnell steuerbare Kamera wirken. Obwohl das Kamerasystem 9' dabei mit einem verhältnismäßig langsam auslesbaren CCD-Photodetektor 13 ausgestattet sein kann, besteht dadurch, dass der Strahlengang 7 mit Hilfe des Photomultipliers 27 sehr kurzzeitig unterbrochen oder freigegeben werden kann, die Möglichkeit, den Photodetektor 13 nur sehr kurzfristig zu belichten, so dass das Gesamtsystem aus Kamerasystem 9' und Photomultiplier 27 wie eine sehr schnell schaltbare Kamera wirken kann.

Werden die vorgeschlagenen Messvorrichtungen zum Messen von

Ladungsträgerlebensdauern verwendet, kann ein Messvorgang wie folgt ausgestaltet sein: Ein zu messendes Substrat wird periodisch beleuchtet. Während eines vorzugsweise immer gleichen Teils der Beleuchtungsperiode kann die von der Steuerung 23 bewirkte Beschleunigungsspannung an die Mehrkanalplatte 31 aktiviert werden, das heißt, das Kamerasystem 9' nimmt über viele Anregungsperioden einen bestimmten Zeitraum der Beleuchtungsperiode auf. Das so erhaltene akkumulierte Bild wird anschließend ausgelesen. Danach werden auf die gleiche Art weitere Bilder von jeweils unterschiedlichen Teilintervallen der Beleuchtungsperiode aufgenommen. Aus diesen Bildern kann nun die effektive Ladungsträgerlebensdauer für jeden Punkt des Halbleitersubstrats 3 berechnet werden.

Die vorgeschlagenen Messvorrichtungen können es erstmalig ermöglichen, mit einem Kamerasystem, das als Fotodetektor einen herkömmlichen, kostengünstigen, räumlich hochauflösenden Silizium-CCD-Chip verwendet, zeitaufgelöste

Ladungsträgerlebensdauermessungen im Mikrosekundenbereich durchzuführen. Diese zeitliche Auflösung ist ausreichend, um den Zerfall angeregter Ladungsträger zum Beispiel in einem Halbleiter wie Silizium, auch bei minderer Materialqualität, zu vermessen und damit eine dynamische Lebensdauermessung durchzuführen. Die Kombination von Chopper und gepulster Lichtanregung des Substrates ermöglicht dabei eine Entkopplung von zeitlicher Auflösung und Belichtungszeit des

Kamerasystems, das heißt, es ist eine deutlich höhere Zeitauflösung möglich, als dies durch die Zeit, die die Kamera für ein Einzelbild benötigt, vorgegeben wäre. Daher kann auch mit vergleichsweise kostengünstigen Silizium-CCD-basierten

Kamerasystemen eine präzise dynamische Lebensdauermessung durchgeführt werden. Durch das Anordnen eines mechanischen Choppers im Bereich der Zwischenbildebene kann die erreichbare zeitliche Auflösung auch von der

Aperturfläche des Kameraobjektivs unabhängig werden, was dynamische Messungen im Mikrosekundenbereich ermöglicht. Im Vergleich zu herkömmlichen

Messvorrichtungen, bei der ein Chopper ohne zusätzliche Optik bzw. ohne

zusätzliches Objektiv vor dem Kameraobjektiv angeordnet ist, ist durch eine

Anordnung des Choppers in der Zwischenbildebene eine deutliche höhere Anzahl von Schlitzen und damit eine höhere Zeitauflösung bei gleichzeitiger Vereinfachung der Bildauswertung möglich.

Durch die Verwendung eines elektronischen Choppers in Form eines Photomultipliers kann gegebenenfalls eine noch höhere zeitliche Auflösung für die gesamte

Messvorrichtung realisiert werden. Zeitliche Auflösungen bis in den Bereich von wenigen Nanosekunden erscheinen möglich und erlauben somit auch die Messung von sehr kurzen Ladungsträgerlebensdauern.

Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe„umfassen",„aufweisen" etc. das Vorhandensein weiterer zusätzlicher Elemente nicht ausschließen sollen. Der Begriff„ein" schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Elementen bzw. Gegenständen nicht aus. Ferner können zusätzlich zu den in den Ansprüchen genannten Verfahrensschritten weitere Verfahrensschritte nötig oder vorteilhaft sein, um z.B. eine Solarzelle endgültig fertig zu stellen. Die Bezugszeichen in den

Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Messsystem

J Halbleitersubstrat

5 Halter mit Beleuchtung

7 Strahlengang

9 Kamerasystem

1 1 Kameraobjektiv

13 Fotodetektor

15 Fotosensitive Oberfläche

17 Chopper

19 Chopperscheibe

21 Schlitze

23 Steuerung

25 Zusatzobjektiv

27 Fotomultiplier

29 erste Konverter schi cht

31 Mehrkanalplatte

J J zweite Konverterschicht

35 Glasfaseroptik

Der entsprechenden Komponente in der in Fig. 1 und 2 dargestellten herkömmlichen Vorrichtung wurde eine„1" vorangestellt.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung (1 ') zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem

Halbleitersubstrat (3), wobei die Vorrichtung aufweist:

ein Kamerasystem (9') zum Aufnehmen eines Bildes des in einer Substratposition gehaltenen Halbleitersubstrates;

einen optischen Chopper (17') zum temporären Unterbrechen und Freigeben eines Strahlenganges (7') zwischen dem Substrat und dem Kamerasystem;

dadurch gekennzeichnet, dass

der optische Chopper einen Fotomultiplier (27) mit einer Mehrkanalplatte (31) aufweist, der in dem Strahlengang (7') zwischen der Substratposition und dem

Kamerasystem angeordnet ist und der dazu ausgelegt ist, den Strahlengang (7') durch Steuern einer an die Mehrkanalplatte angelegten elektrischen Spannung temporär zu unterbrechen oder freizugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fotomultiplier an einer zu der

Substratposition gerichteten Seite der Mehrkanalplatte eine erste Konverterschicht (29) zum Konvertieren von auftreffenden Photonen in ausgelöste Elektronen, und an einer zu dem Kamerasystem gerichteten Seite der Mehrkanalplatte eine zweite Konverter schi cht (33) zum Konvertieren von auftreffenden Elektronen in Photonen aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Konverter schi cht auftreffende Photonen aus dem infraroten Spektralbereich in ausgelöste Elektronen konvertiert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend eine Glasfaseroptik (35) zum Übermitteln eines von dem Fotomultiplier erzeugten Bildes zu einem Fotodetektor des Kamerasystems (9).

5. Vorrichtung (1) zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat (3), wobei die Vorrichtung aufweist:

ein Kamerasystem (9) zum Aufnehmen eines Bildes des in einer Substratposition gehaltenen Halbleitersubstrates, wobei das Kamerasystem mit einem Kameraobjektiv (11) ausgestattet ist;

einen optischen Chopper (17) zum temporären Unterbrechen und Freigeben eines Strahlenganges (7) zwischen dem Substrat und dem Kamerasystem;

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist:

ein Zusatzobjektiv (25);

wobei das Zusatzobjektiv zwischen der Substratposition und dem Kamerasystem angeordnet ist;

wobei das Zusatzobjektiv dazu ausgestaltet ist, ein Zwischenbild des

Halbleitersubstrates in einer Zwischenbildebene (Z) zu erzeugen; und

wobei der Chopper in einem Bereich der Zwischenbildebene des Zusatzobjektivs angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Chopper eine Scheibe (19) aufweist und dazu ausgelegt ist, die Scheibe quer zum Strahlengang zwischen dem Substrat und dem Kamerasystem zu bewegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Scheibe eine Mehrzahl von Schlitzen (21) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Schlitze eine gemittelte Breite aufweisen, die kleiner ist als eine Apertur des Kameraobjektives.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Schlitze eine gemittelte Breite aufweisen, die kleiner oder gleich der Kantenlänge eines Fotodetektors (13) zum Aufnehmen des Bildes des Halbleitersubstrates in dem Kamerasystem ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend einen Antrieb zum Rotieren der Scheibe des Choppers um eine Drehachse im wesentlichen parallel zum Strahlengang, wobei eine Breite der Schlitze und eine durch den Antrieb bewirkte Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe derart ausgelegt sind, dass der Chopper den Strahlengang beim Durchgang eines Schlitzes für weniger als 100 freigibt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Schlitze eine gemittelte Breite im Bereich von 1 bis 20 mm aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Scheibe wenigstens sechs um eine Drehachse angeordnete Schlitze aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Kamerasystem einen CCD-Fotodetektor aufweist.

14. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat.