Jahresbericht 2009 - IMMS Institut für Mikroelektronik

LÖSUNGSANSATZ – TRANSFER AUF
WAFER-EBENE
Ziel ist die Messung des Strahlprofils auf dem Wafer
bei der optoelektrischen Charakterisierung von
integrierten Schaltkreisen. Daher wird der Einsatz
eines Laserscanners aufgrund seiner Nachteile hinfällig.
Die einfachsten Strukturen zur Charakterisierung
des Strahlprofils sind Schlitze, Kanten und
Löcher in optisch undurchlässigen Schichten über
einer optisch empfindlichen Fläche, z. B. Fotodioden.
In mehreren Aufbauten wurden die verschiedenen
Strukturen getestet. Kanten besitzen den Vorteil,
dass durch Fahren des kompletten Strahlprofils auf
die optisch empfindliche Fläche die gesamte optische
Leistung des Profils gemessen wird. Jedoch
muss für das tatsächliche Strahlprofil die Messkurve
differenziert werden (siehe Abbildung 1). Dadurch
verschlechtert sich das Signal-Rausch-Verhältnis.
Beim Überfahren von Spalten wird das Profil direkt
vermessen, aber die durch den Spalt transmittierte
Leistung nimmt ab. In Abhängigkeit der vorhandenen
Leistungsdichte ist zukünftig abzuwägen, welche
Strukturen zur Strahlvermessung verwendet werden.
Nach dem Prinzip eines eindimensionalen Scans über
einen Spalt ergibt sich auch die Möglichkeit einer
zweidimensionalen Vermessung des Laserprofils durch
das Scannen eines Loches (siehe Abbildung 2).
FAZIT
Bisher wurde die Leistungsdichte des Strahlprofils eines
Lasers mit Hilfe eines Laserscanners gemessen.
Mit dem Transfer der Messung auf die Wafer-Ebene
ergeben sich folgende Vorteile. Neben der feineren
und sichtbaren Positionierung des Laserprofils auf
der Diodenfläche sind auch Ortsabhängigkeiten der
Jahresbericht 2009 I Fotodiode
Empfindlichkeit an Dioden auf Wafer-Ebene nachweisbar
und genauer analysierbar. Daraus resultiert
neben der Kosten- und Zeitersparnis für die Herstellung
der gehäusten Bauelemente auch die Platzeinsparung
für die kleineren Teststrukturen auf dem
Wafer. Auch die Temperaturänderung am Wafer durch
den temperierbaren Chuck ist problemlos ausführbar.
Beliebige Strukturen, wie Löcher, Schlitze und Kanten
mit verschiedenen Abmessungen sind erforderlich
und auf kleinstem Raume realisierbar und einsetzbar.
In der Nähe der zu testenden, optoelektronischen
Schaltkreise werden Strukturen zur Charakterisierung
des Strahlprofils mit geringem Platzbedarf vorgesehen.
Mit ausreichend vorhandener Leistungsdichte
empfehlen sich Spalten bzw. Löcher, andernfalls sind
Kanten zu verwenden.
Ein Arbeitsschwerpunkt im IMMS ist die Charakterisierung
optoelektronischer Schaltungen. Dazu zählt unter
anderem die lokale optische Empfindlichkeit von Fotodioden.
Als Beispiele sind das Übersprechen zweier
benachbarter Fotodioden, die örtlich veränderliche
Empfindlichkeit an Streifendioden und die minimale
Größe von Fotodioden bei der Messung der Übertragungsbandbreite
zu nennen. Erstmalig kann mit
den hier erläuterten neu entwickelten Teststrukturen
am IMMS das zweidimensionale Strahlprofil der eingesetzten
Laser gemessen werden. Die daraus resultierenden
Erkenntnisse sind ein essentieller Bestandteil
in der Weiterentwicklung der optoelektronischen
Messtechnik im Hinblick auf die Charakterisierung
von Technologien mit geringeren Strukturabmaßen.
Dipl.-Ing. Marco Reinhard, Wissenschaftlicher
Mitarbeiter, Industrielle Elektronik und
Messtechnik, marco.reinhard@imms.de
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