• Halbleiterherstellung

    Halbleiterherstellung

Qualitätskontrolle von Wafern

Kontaktwinkel und Oberflächenenergie als  Parameter für den Aufbau homogener, funktionaler Waferschichten

Die Ansprüche an die Qualitätssicherung bei der Halbleiterherstellung sind sehr hoch. Der Wafer für die Chipherstellung weist eine extrem homogene Oberfläche auf, bei der  Fehlstellen hohe Kosten verursachen. Dasselbe gilt für Bearbeitungsschritte der Waferoberfläche wie das Aufbringen von Haftvermittler und Fotolack sowie das vollständige Entfernen des Fotolacks nach dem Belichten und Ätzen. Mit Hilfe von Kontaktwinkelmessungen können die Homogenität von Waferoberflächen sowie der Erfolg von Behandlungsschritten untersucht werden.

Kontaktwinkelmessungen zur Überprüfung der Oberflächenhomogenität

Bei der Qualitätskontrolle der Waferoberfläche darf deren Beschaffenheit nicht verändert werden. Kontaktwinkelmessungen mit hochreinem Wasser mit unseren Instrumenten zur Tropfenkonturanalyse leisten eine zerstörungsfreie Prüfung des Wafers. Der Kontaktwinkel als Maß für die Benetzbarkeit reagiert sensibel auf kleinste Änderungen der Oberflächenstruktur.

Im vollautomatischen Messbetrieb mit unserem Drop Shape Analyzer – DSA100W wird die Probe mit einem speziellen Wafertisch positioniert, der Tropfen dosiert und dessen Kontur analysiert. Anhand zuvor definierter Messpositionen kann eine vollautomatische Reihenmessung durchgeführt werden („Mapping“). Der ortsabhängig angezeigte Kontaktwinkel beschreibt die Homogenität der Probe oder bildet Unterschiede zwischen verschiedenen Arealen ab, zum Beispiel belichteten und unbelichteten Bereichen einer Fotolackschicht.

Charakterisierung der Oberflächenvorbehandlung für direktes Bonden

Direktes Bonden beschreibt ein Verfahren, bei dem Waferflächen miteinander verbunden werden, um Multilayerstrukturen zum Beispiel für die Hochfrequenztechnologie aufzubauen. Die erforderlichen starken Bindungskräfte können bei hohen Temperaturen ab 900 °C erzeugt werden, die jedoch für Wafer mit funktionalen Schichten deutlich zu hoch sind. Mit entsprechender Vorbehandlung der Wafer, zum Beispiel durch Sauerstoffplasma, wird auch bei niedrigeren Temperaturen eine gute Haftung erzielt.

Um die Qualität der Vorbehandlung zu erfassen, wird die Oberflächenenergie des Wafers anhand des Kontaktwinkels mit mehreren Flüssigkeiten bestimmt. Die Erhöhung der Oberflächenenergie und insbesondere ihres polaren Anteils ist ein Indikator für die Oberflächenaktivierung und somit ein erfolgreiches Bonding.

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