Schichtcharakterisierung

Im Bereich der Halbleiter- und Mikrotechnologie gibt es eine Vielzahl an Schichtmaterialien und Mehrlagenschichtsystemen, mit sehr unterschiedlichen Anforderungen an deren Schichtparameter. Neben den naheliegenden Parametern wie Schichtdicke, Schichtzusammensetzung, mechanische Verspannungen und Schichtwiderstand spielen für viele Anwendungen auch die Oberflächenbeschaffenheit eine große Rolle. Bondmaterialien zum Beispiel müssen eine bestimmte Oberflächenenergie (hydrophil/hydrophob) aufweisen und dürfen nur extrem geringe Rauheitswerte aufweisen (<< 0,5 nm) sowie möglichst keine Anlagerungen von Fremdatomen besitzen.  

Das Fraunhofer ENAS nutzt für dieses Aufgabenspektrum der Schicht- und Oberflächencharakterisierung eine Vielzahl an Methoden innerhalb der In-Line Metrology:

• Ellipsometer und Reflektometer: Charakterisierung von Einzel-/Multilagenschichten
• AFM: Bestimmung der Linien und Flächenrauheit von Schichten und Substratmaterialien
• Vierspitzenmessgerät: Charakterisierung des Schichtwiderstandes und spezifischen Widerstandes
• Verspannungsmessgerät: Bestimmung des mechanischen Stress von Schichten und Substraten 

Zusätzlich erfordern bestimmte Prozesse vor allem während der Entwicklung den Einsatz spezielle Schichtcharakterisierungsmethoden, welche eine Weiterbearbeitung der Wafer nicht oder nur bedingt zulassen:

• Kontaktwinkelmessgerät: Ermittlung von Kontaktwinkel und Oberflächenenergie von Schichten und Substratoberflächen
• EDX, FTIR, XPS, Raman: Materialanalyse von Schichten, Substraten oder Verunreinigungen