Chemnitz-Zwickau, Techn. Univ., Diss., 1996.

Stuttgart, Univ., Diss., 2002.

Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2006

Inhalt der Arbeit waren die Überprüfung der Leistungsfähigkeit der beiden Verfahren Mikrowellendetektierte Photoleitung (MD-PL) und Mikrowellendetektierte Photo Induced Current Transient Spectroscopy (MD-PICTS) sowie ihre praktische Anwendung auf den Halbleiter GaAs. Zerstörungsfreie Photoleitungs-Wafertopogramme geben Auskunft über die Verteilung des Defekts EL20 bzw. über Widerstand und Ladungsträgerlebensdauer im Volumen eines Wafers bzw. seiner Oberfläche. MD-PICTS-Topographie weiterer Defekte ist möglich. Die Verfahren brachten ein neues Verständnis der bei PICTS ablaufenden Prozesse - die Peakhöhe ist nicht für alle Defekte unmittelbar proportional zur Defektkonzentration. Für die Erklärung positiver und negativer EL2- und EL3-PICTS- Peaks wurde ein Modell entwickelt, nach dem es sich bei diesen Defekten um Rekombinationszentren handelt. Das Modell wurde durch Simulationsrechnungen bestätigt. Ferner entstanden Ergebnisse zum Defekt EL6, an getemperten Wafern und an Epitaxieschichten.

Inhalt der Arbeit waren die Überprüfung der Leistungsfähigkeit der beiden Verfahren Mikrowellendetektierte Photoleitung (MD-PL) und Mikrowellendetektierte Photo Induced Current Transient Spectroscopy (MD-PICTS) sowie ihre praktische Anwendung auf den Halbleiter GaAs. Zerstörungsfreie Photoleitungs-Wafertopogramme geben Auskunft über die Verteilung des Defekts EL20 bzw. über Widerstand und Ladungsträgerlebensdauer im Volumen eines Wafers bzw. seiner Oberfläche. MD-PICTS-Topographie weiterer Defekte ist möglich. Die Verfahren brachten ein neues Verständnis der bei PICTS ablaufenden Prozesse - die Peakhöhe ist nicht für alle Defekte unmittelbar proportional zur Defektkonzentration. Für die Erklärung positiver und negativer EL2- und EL3-PICTS- Peaks wurde ein Modell entwickelt, nach dem es sich bei diesen Defekten um Rekombinationszentren handelt. Das Modell wurde durch Simulationsrechnungen bestätigt. Ferner entstanden Ergebnisse zum Defekt EL6, an getemperten Wafern und an Epitaxieschichten.

Die Visualisierung bisher nicht nachweisbarer Defekte in hochwertigem Silizium konnte durch die Entwicklung neuer hochempfindlicher Mikrowellendetektionsverfahren erreicht werden. Dies eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten zur kontaktlosen und zerstörungsfreien Charakterisierung von Halbleitern. Insbesondere sind bisher unzugängliche Defekte in Silizium und selbst in dünnen epitaktischen Schichten nachweisbar. Elektrische Eigenschaften von Halbleitern wie Lebensdauer, Beweglichkeit und Diffusionslänge können bei kleinen Injektionsraten mit einer Ortsauflösung, die nur durch die Diffusionslänge der Ladungsträger limitiert ist, gemessen werden. Aufgrund der um mehrere Größenordnungen verbesserten Empfindlichkeit kann über ein Mikrowellenabsorptionssignal die Ladungsträgeremission aus Defekten selbst bei qualitativ hochwertigstem Silizium untersucht werden. Dies ermöglicht die Vorhersage elektrischer Eigenschaften von Bauelementen bereits an den Ausgangswafern.

Die hochempfindliche Methode der „Microwave Detected Photoconductivity“ (MDP) wird eingesetzt, um technologisch relevante Halbleiterparameter wie die Ladungsträgerlebensdauer, Photoleitfähigkeit und Defektkonzentrationen über viele Größenordnungen der optischen Anregung hinweg zu untersuchen. Durch die Entwicklung und die Anwendung eines neuartigen Modellierungssystems für die Ladungsträgerdynamik in Halbleitern können wichtige Defektparameter quantitativ aus MDP Messungen in Abhängigkeit der Anregungsintensität bestimmt werden. Ein Verfahren zur Charakterisierung von Haftstellen (Konzentration, Energielage, Einfangsquerschnitt) bei konstanter Temperatur wird vorgestellt. Das technologisch relevante Verfahren des quantitativen Eisennachweises in p-dotiertem Silizium wird für die MDP Methode angepasst und entsprechende Messergebnisse mit DLTS Resultaten verglichen. Ein detaillierter Vergleich der gängigsten kontaktlosen Messverfahren QSSPC und MW-PCD mit der MDP zeigt, dass entgegen gängiger Annahmen die unterschiedlichen Anregungsbedingungen zu drastischen Unterschieden in den gemessenen Werten der Ladungsträgerlebensdauer führen. Dies wird sowohl durch theoretische Berechnungen als auch durch praktische Messergebnisse belegt.

Bibliographische Beschreibung und Referat Mais, Silvio Synthese von N-Benzhydryl-anilinen und Untersuchungen zu Struktur- Eigenschafts-Zusammenhaengen hinsichtlich der Photoleitung in Polymermatrizen Technische Universitaet Chemnitz-Zwickau, Fakultaet fuer Naturwissenschaften, Dissertation, 1995, 134 Seiten Es erfolgen zum gegenwaertigen Kenntnisstand der Elektrophotographie kurze Abrisse bezueglich Wirkungsweise, Messprinzipien, Theorie der Photoleitfaehigkeit und Struktur-Eigenschafts-Zusammenhaengen. Synthesen von N-Benzhydryl-anilinen und substituierten N,N'-Dibenzhydryl-4,4'-diamino-biphenyle werden vorgestellt und diskutiert. Im Mittelpunkt steht die Substituentenvariation von Akzeptoren bis Donatoren. Vergleichende elektrophotographische Empfindlichkeitsmessungen dieser Verbindungen in polymeren Bindemittelschichten zeigen eine Abhaengigkeit der Photoleitung von der Substitution, welche sich mit den entsprechenden Hammett- Konstanten beschreiben laesst. NMR-Untersuchungen belegen die Abhaengigkeiten der chemischen Verschiebungen und Kopplungskonstanten bestimmter 1H-, 13C- und 15N-Kerne von der Substituentenvariation, welche sich ebenfalls mit grosser Korrelationsguete durch Hammett- oder Taft-Konstanten linear beschreiben lassen. Die elektrophotographische Empfindlichkeit der untersuchten Schichtsysteme laesst sich durch Farbstoffsensibilisierung und Erhoehung der Photoleiterkonzentration in praktisch interessierender Groessenordnungen steigern.

Die Visualisierung bisher nicht nachweisbarer Defekte in hochwertigem Silizium konnte durch die Entwicklung neuer hochempfindlicher Mikrowellendetektionsverfahren erreicht werden. Dies eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten zur kontaktlosen und zerstörungsfreien Charakterisierung von Halbleitern. Insbesondere sind bisher unzugängliche Defekte in Silizium und selbst in dünnen epitaktischen Schichten nachweisbar. Elektrische Eigenschaften von Halbleitern wie Lebensdauer, Beweglichkeit und Diffusionslänge können bei kleinen Injektionsraten mit einer Ortsauflösung, die nur durch die Diffusionslänge der Ladungsträger limitiert ist, gemessen werden. Aufgrund der um mehrere Größenordnungen verbesserten Empfindlichkeit kann über ein Mikrowellenabsorptionssignal die Ladungsträgeremission aus Defekten selbst bei qualitativ hochwertigstem Silizium untersucht werden. Dies ermöglicht die Vorhersage elektrischer Eigenschaften von Bauelementen bereits an den Ausgangswafern.

Die hochempfindliche Methode der „Microwave Detected Photoconductivity“ (MDP) wird eingesetzt, um technologisch relevante Halbleiterparameter wie die Ladungsträgerlebensdauer, Photoleitfähigkeit und Defektkonzentrationen über viele Größenordnungen der optischen Anregung hinweg zu untersuchen. Durch die Entwicklung und die Anwendung eines neuartigen Modellierungssystems für die Ladungsträgerdynamik in Halbleitern können wichtige Defektparameter quantitativ aus MDP Messungen in Abhängigkeit der Anregungsintensität bestimmt werden. Ein Verfahren zur Charakterisierung von Haftstellen (Konzentration, Energielage, Einfangsquerschnitt) bei konstanter Temperatur wird vorgestellt. Das technologisch relevante Verfahren des quantitativen Eisennachweises in p-dotiertem Silizium wird für die MDP Methode angepasst und entsprechende Messergebnisse mit DLTS Resultaten verglichen. Ein detaillierter Vergleich der gängigsten kontaktlosen Messverfahren QSSPC und MW-PCD mit der MDP zeigt, dass entgegen gängiger Annahmen die unterschiedlichen Anregungsbedingungen zu drastischen Unterschieden in den gemessenen Werten der Ladungsträgerlebensdauer führen. Dies wird sowohl durch theoretische Berechnungen als auch durch praktische Messergebnisse belegt.