Reflektivitätsanisotropie-Spektroskopie (RAS) beim III/V-Halbleiterkristall-Trockenätzen (RIE) zur In-situ-Identifizierung von selbstorganisierten Rauigkeiten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der Halbleitertechnologie besteht ein häufiger Prozess in der Abätzung des Materials an der Oberfläche der Wafer (Halbleiter-Scheiben). Dazu kommt häufig das sogenannte Trockenätzen in einem Plasma zur Anwendung, u.a. beim Reaktivionenätzen (RIE = "reactive ion etching"). Je besser ein RIE-Prozess schon während seines Ablaufs kontrolliert und korrigiert werden kann, desto höher ist die Ausbeute an Proben bzw. Bauelementen, was den Prozess schneller und kostengünstiger macht. Das ist sowohl in der Forschung als auch für die industrielle Anwendung vorteilhaft. Die Reflektivitätsanisotropie-Spektroskopie (RAS) ist ein optisches Verfahren, mit dem kristalline Oberflächen mit hoher Genauigkeit untersucht werden können, auch in Echtzeit, also während die Proben in einer Vakuumkammer behandelt werden. Ursprünglich wurde RAS zur Überwachung von Kristallwachstum entwickelt. Die Arbeitsgruppe hat das Verfahren auch auf RIE angewandt. In dem hier vorgestellten Projekt ging es speziell um die Nutzung von RAS, um Oberflächenrauigkeiten, die während der Ätzung entstehen können, erkennen zu können. Das könnten unerwünschte Rauigkeiten sein, die durch schnelle Nachjustierung der Ätzparameter abgestellt werden können. Oder aber es handelt sich um erwünschte Rauigkeiten, die quasi als Funktionsschichten auf den Proben dienen - z.B. als Antireflexschichten. Im Vorhaben konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe von RAS sogar während der RIE-Prozesse - unter Zuhilfenahme komplexer statistischer Methoden - Rauigkeiten erkannt und voneinander unterschieden werden können. Selbst innerhalb einer Rauigkeitsmorphologieklasse können Unterschiede zwischen den Proben eindeutig identifiziert werden. Damit ist die RIE-RAS-Kombination sogar erfolgreicher, als zu Projektbeginn erwartet und erhofft.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Reactive Ion Etching (RIE) Induced Surface Roughness Precisely Monitored In-Situ and in Real Time by Reflectance Anisotropy Spectroscopy (RAS) in Combination with Principle Component Analysis (PCA). Advances in Materials Science and Engineering, 2022 (2022, 11, 11), 1-7.
Oliveira, Emerson; Strassner, Johannes; Doering, Christoph & Fouckhardt, Henning
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Reflectance anisotropy spectroscopy (RAS) for in-situ identification of roughness morphologies evolving during reactive ion etching (RIE). Applied Surface Science, 611, 155769.
Oliveira, Emerson; Strassner, Johannes; Doering, Christoph & Fouckhardt, Henning
