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Dokumentenidentifikation DE60310318T2 16.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001382958
Titel Vorrichtung und Verfahren zur zerstörungsfreien Messung der Eigenschaften eines Halbleitersubstrats
Anmelder Interuniversitair Microelectronica Centrum VZW, Leuven-Heverlee, BE
Erfinder Clarysse, Trudo, 2020 Antwerpen, BE;
Vandervorst, Wilfried, 2800 Mechelen, BE
Vertreter Bird, W., MA. CEng. MIEE, Pat.-Anw., Winksele, BE
DE-Aktenzeichen 60310318
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.07.2003
EP-Aktenzeichen 034471862
EP-Offenlegungsdatum 21.01.2004
EP date of grant 13.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse G01N 21/17(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01L 21/66(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Evaluierung von Halbleitermaterial; wobei insbesondere die Volumeneigenschaften des Halbleitermaterials evaluiert werden, wie auch eine Vorrichtung zum Evaluieren von Halbleitermaterialien.

Hintergrund der Erfindung

Bei einer Halbleiterverarbeitung müssen die Eigenschaften von Halbleitermaterialien, wie etwa Si, SiGe, GaAs, etc., und ihre Abhängigkeit von Verarbeitungsbedingungen bestimmt werden. Die Eigenschaften des Volumenmaterials können durch ein Einführen von Spezies, z.B. durch Ionenimplantation, durch Annealing, z.B. schnelle thermische Verarbeitung (RTP, Rapid Thermal Processing), durch Herstellen des Substrats etc. geändert werden. Bei CMOS-(Complementary Metal Oxid Silikon)-Vorrichtungen müssen beispielsweise die Übergangstiefe und das -profil der Source/Drain-Bereiche, die in dem Halbleitersubstrat gebildet sind, bestimmt werden. Um fortschrittliche Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-(CMOS)-Technologien eines guten Betriebsverhaltens hervorzubringen, ist es ausschlaggebend, in der Lage zu sein, ultraflache Übergänge schnell und zuverlässig zu charakterisieren. Die Prozessbedingungen können dann optimiert werden, um die gewünschte Übergangstiefe und das -profil und somit die erforderlichen Vorrichtungseigenschaften zu erhalten.

Es existieren verschiedene Methoden, um die Eigenschaften des Halbleiterprofils zu untersuchen. Manche dieser Techniken sind destruktiv, beispielsweise ein Streuwiderstandsprofil (SRP), wobei das Halbleitersubstrat entlang einer diagonalen Zerteilungslinie zerteilt werden muss und eine elektrische Zweipunkt-Messung an aufeinander folgenden Positionen entlang dieser Zerteilungslinie durchgeführt wird. Bestimmte Techniken sind nicht-destruktiv, beispielsweise die Trägerbeleuchtungs-(CI)-Technik, wie sie in der US 6,049,220 und der US 6,323,951 beschrieben ist. Zur In-Line-Überwachung von Vor- und Nach-Anneal-Prozessschritten hat sich diese TrägerbeleuchtungsTM-Technik selbst als ein schnelles, kontaktloses, nichtdestruktives Werkzeug mit einer Waferabbildungsfähigkeit etabliert. Für Prozessüberwachungsanwendungen ist die exakte quantitative Interpretation des CI-Signals weniger wichtig, solange eine hohe Wiederholbarkeit und Empfindlichkeit für ein bestimmtes Profil oder einen Prozessparameter gezeigt werden kann.

Bei der CI wird typischerweise ein fokussierter "Pump"-Laserstrahl (auch als ein Generationsstrahl bezeichnet) verwendet, der bei einer festen Wellenlänge von typischerweise 30 nm arbeitet, die kürzer als die Bandlücke des untersuchten Materials ist, um ein quasi-statisches Überschussträgerprofil in dem Volumen des Halbleiterprofils zu erzeugen, was einen Tiefen-abhängigen Brechungsindex erhöht. Diese Überschussträger verteilen sich selbst in dem Halbleitermaterial gemäß einem Profil, das als die Trägerkonzentration definiert ist (in einer Anzahl von Trägern pro Kubik-cm, die den Pegel von Trägern überschreitet, die innerhalb des Halbleitersubstrats ohne eine Stimulation vorhanden sind, bezeichnet als die Hintergrundträgerkonzentration oder das -profil), z.B. in der Abwesenheit einer Beleuchtung. Diese Hintergrundkonzentration ist unter anderem abhängig von der Konzentration von Dotieratomen. Spezifisch ändert sich die Überschussträgerkonzentration von null außerhalb einer Oberfläche des Halbleitermaterials auf einen endlichen Wert innerhalb des Halbleitermaterials. Diese Änderung resultiert in einer Stufenzunahme in der Konzentration von Überschussträgern an der Oberfläche des Halbleitersubstrats. Diese Stufenzunahme der Überschussträgerkonzentration an der Grenzfläche zwischen dem untersuchten Halbleitermaterial und seinen Umgebungen, z.B. Luft, wird als die oberflächennahe Komponente bezeichnet werden, die zu einer oberflächennahen Komponente des reflektierten Sondenstrahls führen wird, wie später diskutiert werden wird. Wenn die Tiefe z, die von der vorderen Oberfläche in das Halbleitersubstrat definiert ist, zunimmt, ändert sich die Überschussträgerkonzentration auf eine Weise proportional unter anderem zu der Änderung in der Konzentration von Dotieratomen oder dem Vorhandensein von Rekombinationszentren. Beispielsweise nimmt in bestimmten Fällen die Dotiermittelkonzentration zu, aber in anderen Fällen sinkt die Dotiermittelkonzentration zunächst ab und steigt dann an, in Abhängigkeit von der detaillierten Form des Dotierprofils.

Das gemessene CI-Signal wird dann durch ein Beleuchten des Halbleitermaterials mit einem zweiten "Sonden"-Laser (auch als ein Analysatorstrahlbezeichnet) erzeugt, der eine feste Wellenlänge höher als die feste Wellenlänge des "Pump"-Lasers aufweist, typischerweise 990 nm. Dieser Sondenlaser wird an der Probenoberfläche und/oder einem Bereich mit einer großen Änderung in dem Brechungsindex reflektiert werden, wie in 1 veranschaulicht. 1 zeigt ein Halbleitersubstrat (1) und einen Sondenlaser (3), der aus der Umgebung (2) auf das Substrat (1) einfällt. Das einfallende (3) und das dazu reflektierte Sondenlaser (4)-Signal sind durch die Pfeile angezeigt. Das Halbleitersubstrat (1) umfasst eine dotierte Schicht (1a), die aus einem undotierten oder niedriger dotierten Bereich (1b) gebildet ist. Dieses Substrat kann durch ein Abscheiden einer in-situ-dotierten Schicht gebildet werden, was ein gleichförmiges Dotierprofil über einem Bereich (1a) auf der Schicht (1b) ergibt. Dieses Substrat (1) kann durch ein Implantieren von Dotiermitteln in das Substrat gebildet werden, was einen dotierten Bereich (1a) und einen undotierten Bereich (1b) ergibt. Unter Verwendung einer Ionenimplantation kann jedwede Art eines Dotierprofils in Abhängigkeit von der Wahl von Implantationsspezies, Energie und Dosis erhalten werden. Die Schicht 1a kann mit einem Dotiermittel des gleichen oder entgegengesetzten Typs des Dotiermittels dotiert werden, das verwendet wird, um die darunter liegende Schicht (1b) zu dotieren. In dem Substrat ist das Überschussträgerprofil n(z) als Funktion der Tiefe z in das Substrat aufgezeigt. Der Sondenlaser (3) wird an verschiedenen Positionen in dieser Probe (1) reflektiert werden (4): z.B. an der Oberfläche, die eine Oberflächenkomponente in dem reflektierten Signal ergibt, z.B. an einer Änderung in dem Überschussträgerprofil, das an der Oberfläche auftreten kann, was eine oberflächennahe Komponente ergibt, oder an der Grenzfläche zwischen dem dotierten Teil (1a) und der undotierten Oberfläche auf dem Gradienten von n(z), was eine Volumenkomponente ergibt. Die Aufgabe der Messung besteht darin, aus dem reflektierten Gesamtsignal das reflektierte Sondensignal, das aus dem Volumen der Vorrichtung herrührt, zu extrahieren, da dieses Signal eine Information über das Dotierprofil ergeben wird. Die Oberflächen- und die oberflächennahe Komponente sollten aus dem reflektierten Gesamtsignal eliminiert werden. Beide Laser, der Pump- und der Sondenlaser, sind einander überlagert und kontaktieren das Substrat in dem gleichen Bereich. Beide Laser sind in einem festen Messaufbau, und beide einfallenden Laserstrahlen weisen eine Richtung senkrecht zu der Waferoberfläche auf, was bedeutet, dass sie unter einem Null-Winkel relativ zu der Waferoberflächennormalen einfallen. Eine langsame Modulation des Pumplasers, typischerweise bei 1 kHz, wird verwendet, um es zuzulassen, dass die Reflektion des Sondenlasers unter Verwendung von phasengekoppelten Verfahren erfasst wird, während quasi-statische Bedingungen aufrecht erhalten werden.

Die Modulation und die Diffusion der erzeugten Überschussträger in dem Halbleitersubstrat sind in Phase mit der Modulation des "Pump"-Lasers. Die reflektierte Sondenenergie ist durch die folgende theoretische Formel gegeben, die durch P. Borden et al. in "Carrier Illumination Characterization of Ultra-Shallow Implants" im Handbook of Silicon Seminconductor Metrology, herausgegeben von A.C. Diebold, (Dekker Inc.; New York 2001), 97 gegeben ist, wobei E0 und Er jeweils die einfallenden und reflektierten elektromagnetischen Sondenfelder sind, rs der Reflexionskoeffizient an der Luft-Si-Grenzfläche(–0,549) ist, &bgr;n und &bgr;p negative Elektron- und Loch-bezogene Konstanten sind, was unter anderen Faktoren die effektiven Elektronen- und Loch-Massen mit sich bringt, k ist die Feldausbreitungskonstante im Vakuum, n0 ist der Si-Brechungsindex in dem dotierten Bereich (3,435), t ist der Transmissionskoeffizient an der Luft-Si-Grenzfläche, und N(z) und P(z) sind jeweils die Elektronen- und Loch-Überschussträgerprofile. Der erste Ausdruck, d.h. 1 zwischen den Klammern, entspricht einer Oberflächenreflexion bei der Abwesenheit von jedweden Trägern und ist eine reine Gleichstromkomponente, was bedeutet, dass sie von einem Pumpsignal nicht beeinflusst wird. Der zweite und dritte Ausdruck zwischen den Klammern, die der Pumplasermodulation folgen, stellen das tatsächliche CI-Signal dar. Das Integral wird hier von der Luft-Halbleitergrenzfläche in das Volumen des Halbleitersubstrats genommen. Aus dieser Gleichung kann man ersehen, dass das CI-Signal von der Ableitung des Überschussträgerprofils dominiert wird. Diese Gleichung (1) kann nun in die folgende Form umgeschrieben werden. und wobei E0 und Er jeweils das einfallende und reflektierte Sondenfeld sind, rs der Reflexionskoeffizient an der Luft-Si-Grenzfläche (0,549) ist, mn und mp die effektiven Elektronen- und Lochmassen sind, &ohgr; die Winkelfrequenz ist (&ohgr; = k.c, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist), k = 2&pgr;/&lgr; die Feldausbreitungskonstante im Vakuum ist, &lgr; die Sondenlaserwellenlänge ist, nSi der Silizium-Brechungsindex (3,435) ist, &egr;0 und &egr; die dielektrischen Konstanten von Vakuum beziehungsweise Silizium sind, q die elementare Elektronenladung ist, t der Transmissionskoeffizient an der Luft-Si-Grenzfläche ist, 0+ sich auf die Halbleiterseite der Luft-Halbleitergrenzfläche bezieht, was bedeutet, dass das Integral von unmittelbar unterhalb der Halbleiteroberfläche in das Volumen des Halbleitersubstrats genommen wird, N(z) und P(z) jeweils die Elektronen- und Loch-Überschussträgerprofile sind und Nsurf und Psurf die Oberflächen-Elektronen- und -Loch-Überschussträgerpegel sind.

Gleichung (2) kann geschrieben werden als: Leistung = Konstante (A – [8 + C] – [D – E])(3)

Wobei:

  • – Die A-Komponente stellt die Reflexion des "Sonden"-Lasers an der Luft-Halbleitergrenzfläche dar. Dies ist ein konstanter Ausdruck und er ist unabhängig von der Modulation des "Pump"-Lasers,
  • – Die B-Komponente ist die Reflexion nahe der Oberfläche durch Dotiermittel-bezogene Überschusselektronen. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0 bis 0+, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dN(z/dz) an der Luft-Halbleitergrenzfläche berücksichtigt wird.
  • – Die C-Komponente stellt die Reflexion in dem Volumen dar, was die Reflexion durch Überschusselektronen in einem Bereich des aktiven Dotiermittelprofils weg von der Oberfläche bedeutet. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0+, was genau unterhalb der Oberfläche ist, in das Volumen des Halbleitermaterials, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dN (z)/dz an der Luft-Halbleitergrenzfläche nicht berücksichtigt wird und nur Änderungen dieser Ableitung des Überschusselektronenprofils in dem Volumen berücksichtigt werden.
  • – Die D-Komponente stellt die Reflexion nahe der Oberfläche durch Dotiermittel-bezogene Überschusslöcher dar. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0 bis 0+, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dP(z)/dz an der Luft-Halbleitergrenzfläche berücksichtigt wird.
  • – Die E-Komponente stellt die Reflexion in dem Volumen dar, was die Reflexion von Überschusslöchern in dem Bereich des aktiven Dotiermittelprofils entfernt von der Oberfläche bedeutet. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0+ in das Volumen des Halbleitermaterials, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dP(z)/dz an der Luft-Halbleitergrenzfläche nicht berücksichtigt wird, und nur Änderungen dieser Ableitung in dem Volumen berücksichtigt werden.

Da der erste Ausdruck (A) in Gleichung 2, d.h. die Oberflächenreflexion bei der Abwesenheit jedweder Träger, eine reine Gleichkomponente ist, stellen nur die zweiten (B + C) und die dritten (D + E) modulationsbezogenen Ausdrücke, die aus der Pumplasermodulation folgen, das tatsächliche CI-Signal dar.

Weitere Beispiele des Stands der Technik, die das optische Testen von Halbleitermaterialen betreffen, sind im Folgenden kurz diskutiert.

Sydor et al. offenbart in "Differential photoreflectance from modulation-doped heterojunctions", Applied Physics Letter", Band 58, Nr. 9, 4. März 1991, Seite 948; ein Verfahren zum Bestimmen der Struktur von geschichteten elektronischen Materialien, insbesondere von vergrabenen Grenzflächen.

Zu diesem Zweck verwendet Sydor zwei zeitmodulierte Pumpstrahlen, wobei jeder Pumpstrahl die gleiche Intensität, aber eine unterschiedliche Wellenlänge und eine 180-Phasendifferenz zu dem anderen Pumpstrahl aufweist. Durch ein Anlegen der zwei Pumpstrahlen gleichzeitig an die geschichtete Struktur wird der obere Teil dieser geschichteten Struktur eine "gleichförmige" Beleuchtung aufweisen, was zu einer unmodulierten, d.h. konstanten Konzentration von Überschussträgern führt, da dieser obere Teil abwechselnd durch einen der Pumpstrahlen stimuliert werden wird. Aufgrund des Unterschieds in der Wellenlänge wird der untere Teil der geschichteten Struktur nur durch einen Strahl beleuchtet werden, und hier werden modulierte Überschussladungsträger erzeugt.

Aufgabe der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verbesserungen gegenüber oder Alternativen zu existierenden nicht-destruktiven, analytischen Messtechniken unter Verwendung optischer Signale, wie etwa dem TrägerbeleuchtungsTM-(CI)-Charakterisierungswerkzeug, bereitzustellen, wie es kommerziell von Boxer Cross Inc. (CA, US) verfügbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Empfindlichkeit bekannter Techniken durch ein Eliminieren der Oberflächen- und der modulierten oberflächennahen Komponente aus dem gemessen elektromagnetischen Signal verbessert. Die Empfindlichkeit der Technik wird durch ein Isolieren der Komponenten verbessert, die von den Überschussträgern innerhalb eines Bereichs des aktiven Dotiermittelprofils des Substrats reflektiert werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eliminieren der oberflächennahen Komponente aus der gemessenen Leistung (oder Amplitude und Phase) eines einzelnen oder von mehrfachen Sondenstrahls(en), die von einem Überschussträgertiefenprofil reflektiert werden, das durch einen wahlweise modulierten Generationsstrahl erzeugt wird, der auf die gleiche (oder nahe gelegene) Waferoberflächenposition wie der Sondenstrahl (die Sondenstrahlen) fokussiert wird, durch eine Variation der Sondenstrahlkonfiguration oder/und der Erfassungscharakteristika.

Das Verfahren der Erfindung ist durch den unabhängigen Anspruch 1 definiert. Bestimmte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ausführen des beanspruchten Verfahrens. Die Vorrichtung der Erfindung ist durch den unabhängigen Anspruch 15 definiert.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es ist beabsichtigt, dass sämtliche Zeichnungen bestimmte Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um gleiche Elemente zu bezeichnen.

In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Veranschaulichung der Trägerbeleuchtungstechnik nach dem Stand der Technik;

2 eine Dotiermittelkonzentration, eine Überschussträgerkonzentration und eine Ableitung der Überschussträgerkonzentration über einer Tiefe in das Substrat, was die Interaktion zwischen einer Überschussträgerkonzentration und einem Dotiermittelprofil veranschaulicht;

3 (a) experimentelle (Symbole) über simulierten (durchgezogene Linie) Leistungskurven für drei unterschiedliche Strukturen. Gestrichelte Linien veranschaulichen den Signalbeitrag nur zu der Grenzflächenkomponente. (b) Experimentelle Substrate (1) sind durch eine CVD-Bildung einer in-situ-dotierten Schicht auf einem undotierten Substrat gebildet, was ein kastenähnliches Dotierprofil ergibt;

4 eine Veranschaulichung eines Sondenlaserstrahlpfads, wenn er unter einem Winkel einfällt;

5 eine allgemeine Form eines polarisierten einfallenden Sondenlasers;

6.

a) eine Veranschaulichung eines Sondenlaserstrahlpfads für zwei Frequenzen des Sondenstrahls bei dem gleichen Winkel in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

b) eine Veranschaulichung des Sondenlaserstrahlpfads für zwei Einfallswinkel in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

7 eine Veranschaulichung eines Sondenlaserstrahlpfads, wenn er unter dem Brewster-Winkel einfällt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

8 eine Veranschaulichung eines Sondenlaserstrahlpfads (9) und eines Referenzstrahlpfads (9) in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung

In Bezug auf die beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung im Detail nachstehend beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass eine Fachperson mehrere andere äquivalente Ausführungsformen oder andere Arten eines Ausführens der vorliegenden Erfindung ersinnen kann, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die angehängten Ansprüche beschränkt ist.

Wie in dem Abschnitt über den Stand der Technik skizziert, sind die ersten Teile (B, D) der zweiten (B + C) und der dritten (D + E) Ausdrücke in den Gleichungen 2 und 3, die Nsurf und Psurf mit sich bringen, als die oberflächennahen Komponenten bezeichnet. Diese oberflächennahen Komponenten sind auf die Modulation des Pumpsignals bezogen. Es ist gefunden worden, dass diese oberflächennahen Komponenten (B, D) signifikant zu dem Gesamtsignal beitragen können, da der Spitzenkonzentrationspegel des Dotiermittelprofils unterhalb 1020/cm3 abfällt. Dies liegt an den längeren Auger-Lebensdauern für niedrigere Dotierpegel. Folglich wird auch ein großes CI-Signal auf niedrig dotierten Volumensubstraten gemessen. Das Vorhandensein der oberflächennahen Komponenten verkompliziert die Extraktion der Dotiermittelgrenzflächen- oder Übergangstiefenposition aus einem CI-Signal über Tiefenantwortkurven und/oder einem CI-Signal über Pumplaserleistungskurven für unbekannte Strukturen, wegen der signifikanten Abhängigkeit der Position dieser Antwort/Leistungskurven von dem Beitrag der oberflächennahen Komponente. Die Erfindung offenbart deswegen verschiedene Methoden für den zumindest oberflächennahen (B, D in Gleichung 2–3) Ausdruck des CI-Signals.

Typische CI-Messungen bringen das Überwachen des CI-Signals mit sich, wenn die Generationsleistung des Pumplasers von einer niedrigen auf volle Leistung durchgefahren wird. Die resultierenden Kurven sind als Leistungskurven bezeichnet. Da der Pegel von Überschussträgern proportional zu der angelegten Generationsleistung zunehmen wird, kann man in einer vereinfachten Betrachtung eine proportionale Zunahme des CI-Signals erwarten. 2 veranschaulicht diesen Mechanismus. Die Dotiermittelkonzentration (6) ist aufgetragen, ferner das Überschussträgerprofil (7) und die Ableitung des Überschussträgerprofils (8). Wenn der Trägerinjektionspegel mit einer zunehmenden Leistung des Pumpsignals zunimmt, wie durch den Pfeil P in 2 angezeigt, prüft man auch unterschiedliche Konzentrationspegel entlang der Neigung des Dotiermittelprofils ab, und prüft somit unterschiedliche Profiltiefen ab, was zu einer weiteren Änderung in dem CI-Signal führt. Als solches wird die Leistungskurve auch eine Information über die Profilsteilheit enthalten. Dies ist in 3a für drei unterschiedliche Schichten veranschaulicht, die durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) gebildet sind, da diese Technik eine Bildung von kastenähnlichen Profilen zulässt, wie schematisch in 3b rechts gezeigt, dank dem In-situ-Dotieren der abgeschiedenen Schichten: eine erste Schicht (1a) wird gebildet (55 nm Dicke mit einem konstanten Dotierpegel von 1e20cm–3, 15 nm Dicke mit einem konstanten Dotierpegel von 1e20cm–3, 17 nm Dicke mit einem konstanten Dotierpegel von 5e19cm–3) auf einer undotierten Schicht (1b). 3a trägt die experimentellen (Symbole) über simulierten (durchgezogene Linie) Gesamtleistungskurven für diese drei Strukturen auf. Die nominalen Spitzenpegel (in cm3) und die Grenzflächentiefen sind für jede Kurve angezeigt. Die gestrichelten Linien stellen den Signalbeitrag nur aufgrund der Grenzflächen- (d.h. der Grenzfläche zwischen der abgeschiedenen Schicht (1a) und dem darunter liegenden Substrat (1b) -Komponente dar. Die Differenz zwischen dieser Grenzflächenkomponente und der Gesamtleistung ist die Oberflächenkomponente, die eliminiert werden soll. 3a zeigt, dass der Einfluss auf die Oberflächenkomponente adäquat simuliert werden kann (innerhalb 20% bei 75 mA), für zwei CVD-Schichten mit ähnlichen Grenzflächentiefen (15 und 17 nm) und unterschiedlichen nominalen Spitzenpegeln (1020 und 5 × 1019cm–3). Es sei darauf hingewiesen, dass das gesamte simulierte Signal für abnehmende Spitzenpegel zunimmt, ungeachtet der Tatsache, dass die Grenzflächensignalkomponente selbst tatsächlich abnimmt. Für tiefere Strukturen (über 35 nm) kann man eine signifikante Abnahme der Oberflächenkomponente beobachten. In dem letzteren Fall ist die Übereinstimmung zwischen der simulierten und der experimentellen Leistungskurve jedoch schlecht.

Die Überschussträgerkonzentration wird nicht nur durch das Dotiermittelprofil beeinflusst, sondern kann z.B. auch durch Defekte beeinflusst werden, die in dem untersuchten Halbleitermaterial vorhanden sind. Die vorliegende Erfindung kann somit verwendet werden, um die oberflächennahe Komponente, die derartige Beschädigungen oder Defekte betrifft, zu eliminieren.

In einem erste Aspekt der Erfindung werden zwei Reflexionsmessungen durchgeführt, wobei die Charakteristika des "Sonden"-Laserstrahls von einer Messung zu der anderen variiert werden, um die oberflächennahen Ausdrücke in dem CI-Signal zu eliminieren. Die Ergebnisse von beiden Reflexionsmessungen werden auf eine derartige Weise kombiniert, dass nur die Volumenkomponenten (C, E in Gleichung 2–3) übrig bleiben. Diese Volumenkomponenten sind repräsentativ für die Eigenschaften des Halbleitersubstrats wie etwa ein Dotiermittelprofil, eine Generation von Überschussträgern, eine Generation und Rekombination von Trägern.

Weil das "Pump"-Signal, das die Überschussträger erzeugt, in einer niedrigen Frequenz, typischerweise kHz, moduliert ist, kann der Oberflächenausdruck z.B: durch Phasenverriegeln aus dem gemessenen Signal herausgefiltert werden. Wie zuvor erwähnt, ist der Oberflächenausdruck (A in Gleichung 2–3) von dem "Pump"-Signal nicht beeinflusst.

Um die zuvor erwähnten Begrenzungen zu überwinden, wird eine Erweiterung der CI-Technik vorgeschlagen, die für den Sondenlaser (3) entweder einen steuerbaren, variablen oder einstellbaren Einfallswinkel &phgr;air (4) für einen Laserstrahl (3), der auf das Substrat (1) von der Umgebung (2) einfällt und an dem Überschussträgerprofil (7) reflektiert wird (4), oder eine variable einstellbare Wellenlänge oder eine Kombination von beidem verwendet. Für einen polarisierten (linear, zirkular oder elliptisch) oder einen unpolarisierten einfallenden Sondenlaserstrahl ergeben die folgenden Formeln in einer Näherung erster Ordnung die Leistungen der reflektierten Feldkomponenten Erp und Ers jeweils der einfallenden p-Welle (parallel zu der Einfallsebene, siehe 4 oder 5) Ep und der s-Welle (senkrecht zu der Einfallsebene, siehe 5) Es-Feldkomponenten (Exponent bezieht sich auf konjugiert komplex): mit wobei der einfallende Sondenstrahlwinkel &PHgr;air und der gebrochene Winkel &PHgr;Si, wie in 2a veranschaulicht, durch das Gesetz von Snellius zueinander in Beziehung stehen und wobei z die vertikale Tiefe in den Wafer ist, Indizes 0 und 1 jeweils die Luft und das Halbleitermedium, z.B. Silizium bezeichnen, die Indizes s und p im Fall des Reflexionskoeffizienten r und des Transmissionskoeffizienten t jeweils die s- und p-Wellen bezeichnen.

Die Gleichungen (4s, 4p) können geschrieben werden als: Leistung = Konstante (A – a[B + C] – b[D – E])(9)

Wobei:

  • – Die A-Komponente stellt die Reflexion des "Sonden"-Lasers an der Luft-Halbleitergrenzfläche dar. Dies ist ein konstanter Ausdruck, und er ist unabhängig von der Modulation des "Pump"-Lasers. Dieser Ausdruck kann herausgefiltert werden, z.B. durch ein Phasenverriegeln. Diese Komponente ist der Oberflächenbeitrag oder eine Komponente des reflektierten "Sonden"-Strahls.
  • – Die B-Komponente stellt die Reflexion nahe der Oberfläche durch Dotiermittel-bezogene Überschusselektronen dar. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0 bis 0+, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dN(z)/dz an der Luft-Halbleitergrenzfläche berücksichtigt wird. Diese Komponente ist ein oberflächennaher Beitrag oder eine Komponente des reflektierten "Sonden"-Strahls.
  • – Die C-Komponente stellt die Reflexion in dem Volumen dar, was die Reflexion durch Überschusselektronen in dem aktiven Dotiermittelprofilbereich entfernt von der Oberfläche bedeutet. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0+ in das Volumen des Halbleitermaterials, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dN(z)/dz an der Luft-Halbleitergrenzfläche nicht berücksichtigt wird und nur Änderungen dieser Ableitung in dem Volumen berücksichtigt werden. Diese Komponente ist nun abhängig von dem Einfalls-Sondenstrahlwinkel &PHgr;air und dem gebrochenen Winkel &PHgr;Si. Diese Komponente ist ein Volumenbeitrag oder eine Komponente des reflektierten "Sonden"-Strahls.
  • – Der zweite Ausdruck (B + C) ist nun eine Funktion der Sondenlaserfrequenz und des Einfalls-Sondenstrahlwinkels &PHgr;air und des gebrochenen Winkels &PHgr;Si über dem Parameter a.
  • – Die D-Komponente stellt die Reflexion nahe der Oberfläche durch Dotiermittel-bezogene Überschusslöcher dar. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0 bis 0+, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dP(z)/dz an der Luft-Halbleitergrenzfläche berücksichtigt wird. Diese Komponente ist ein oberflächennaher Beitrag oder eine Komponente des reflektierten "Sonden"-Strahls.
  • – Die E-Komponente stellt die Reflexion in dem Volumen dar, was die Reflexion durch Überschusslöcher in dem aktiven Dotiermittelprofilbereich entfernt von der Oberfläche bedeutet. Diese Komponente ist durch die Modulation des "Pump"-Lasers moduliert. Das Integral reicht von 0+ in das Volumen des Halbleitermaterials, was anzeigt, dass der große Wert der Ableitung dP(z)/dz an der Luft-Halbleitergrenzfläche nicht berücksichtigt wird und nur Änderungen dieser Ableitung in dem Volumen berücksichtigt werden. Diese Komponente ist nun abhängig von dem Einfalls-Sondenstrahlwinkel &PHgr;air und dem gebrochenen Winkel &PHgr;Si. Diese Komponente ist ein Volumenbeitrag oder eine Komponente des reflektierten "Sonden"-Strahls.
  • – Der dritte Ausdruck (D + E) ist nun eine Funktion der Sonderlaserfrequenz und des Einfalls-Sondenstrahlwinkels &PHgr;air und des gebrochenen Winkels &PHgr;Si über dem Parameter b.

Der modulationsbezogene, d.h. tatsächlich nach einem Filtern des ersten Ausdrucks A gemessene Teil der Gleichungen (4p) und (4s), was der zweite (B + C) und der dritte (D + E) Ausdruck ist, kann für beide Gleichungen (4s, 4p) in der folgenden generischen Form geschrieben werden:

In dieser Gleichung (9) kann man die oberflächennahen Ausdrücke (Nsurf, Psurf) und das Integral unterscheiden, das den reflektierten Signalen entspricht, die aus dem Volumen des Halbleitermaterials herrühren. Es ist wichtig zu bemerken, dass der generische Reflexionskoeffizient R(&PHgr;air, &lgr;) in der obigen Gleichung (9), neben dem Einfallswinkel &PHgr;air und der Sondenwellenlänge &lgr; ein analytischer Ausdruck bekannter Variablen wie etwa dem Brechungsindex von Silizium, der Elementarladung und der die elektrischen Konstanten von Vakuum und Silizium ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck für den Koeffizienten R davon abhängig ist, ob p- oder s-Wellen involviert sind (siehe Gleichung (5p) und (5s)). Deswegen kann für jedwede gegebene Kombination von &PHgr;air und &lgr; der Koeffizient R(&PHgr;air, &lgr;) bestimmt werden.

Folglich erlaubt eine Messung von entweder der s-Wellen-Leistung oder der p-Wellen-Leistung bei zwei unterschiedlichen Einfallswinkeln oder zwei unterschiedlichen Wellenlängen (oder beidem) des Sondenstrahls die Eliminierung der oberflächennahen Komponente aus der Gleichung (9), indem die s- oder die p-Komponenten bei der Messungen jeweils wie folgt kombiniert werden:

Die Exponenten (1) und (2) beziehen sich auf zwei unterschiedliche Winkel und/oder Wellenlängen, die verwendet werden. Somit ist es unter Verwendung eines Polarisationsfilters möglich, auf der Grundlage des Zugangs, der in der Formel (10) veranschaulicht ist, entweder die p- oder s-Wellen-Komponente der reflektierten Sondenstrahlsignale auszuwählen, um die oberflächennahe Komponente vollständig von dem endgültigen Signal zu eliminieren. Man kann einen Sondenlaserstrahl mit unpolarisiertem Licht verwenden, der auf die untersuchte Oberfläche einfällt, und unter Verwendung eines Polarisators entweder die s- oder die p-Komponente aus dem reflektierten Licht herausfiltern. Man kann polarisiertes Licht mit einem gegebenen Polarisationswinkel oder einer Polarisation (zirkular, elliptisch, linear) verwenden und unter Verwendung eines Polarisators entweder die s- oder die p-Komponente aus dem reflektieren Licht herausfiltern. Wenn nur die Frequenz &lgr; des Sondenlasers zwischen zwei Messungen variiert wird, können sowohl der Sondenlaser als auch der Pumplaser überlagert und senkrecht orthogonal auf die untersuchte Oberfläche einfallen (siehe 6a). 6a veranschaulicht diese Messoption. Beide Signale (Index 1, 2) werden auf das Substrat (1) auf eine orthogonale Weise auftreffen (3). Schematisch ist gezeigt, dass die Komponenten A, B des einfallenden Signals an der Luft (2)-Substrat (1)-Grenzfläche reflektiert werden, während die Komponenten C, E an dem Überschussträgerprofil (7) reflektiert werden. Natürlich sind sämtliche Komponenten A, B, C, D, E für jedes Signal (Index 1, 2) in dem reflektierten Gesamtsignal (4) vorhanden. In diesem Fall würden die s- und p-Komponenten des einfallenden Sondenlaserstrahls für eine gegebene Messung auf die gleiche Weise reflektiert werden, und man muss polarisiertes Licht nicht verwenden. Wenn der Einfalls-Sondenstrahlwinkel &PHgr;air zwischen den zwei Messungen variiert wird, dann können die s- und p-Komponenten unterschiedlich reflektieren, und man kann aus der Verwendung von polarisiertem Licht Nutzen ziehen (siehe 6b). 6b veranschaulicht diese Messoption. Jedes Eingangssignal (Index 1, 2) wird auf dem Substrat (1) unter einem unterschiedlichen Winkel auftreffen. Für jedes (Index 1, 2) Signal (3) wird das reflektierte Signal (4) die Komponenten A, B, C, D enthalten.

Beispielsweise wird erwartet, dass die Kombination der gegenwärtig verwendeten &lgr; = 990 nm Wellenlänge für den Sondenstrahl mit einem zweiten Sondenstrahl mit ungefähr der doppelten Wellenlänge (&lgr; = 2 &mgr;m) eine Abhängigkeit mit einem guten dynamischen Bereich des gemessenen Signals von der Dotiermittelprofiltiefe bei dem Trägerinjektionspegel ohne oberflächennahe Störungen ergibt. In diesem Beispiel werden zwei verschiedene Sondenlaserstrahlen verwendet, die jeweils bei einer unterschiedlichen Wellenlänge arbeiten. Dieser Messaufbau würde den größten Freiheitsgrad beim Auswählen der zwei Wellenlängen ergeben. Man könnte auch einen einzelnen Sondenlaserstrahl mit einer variablen Wellenlänge verwenden, aber der Bereich, in welcher die Wellenlänge eines derartigen Einzellaserstrahls variiert werden kann, kann eingeschränkt sein.

Der Einfalls-Sondenstrahlwinkel &PHgr;air kann von orthogonal (0°) bis ungefähr 90° variiert werden. Jedoch wird die entsprechende Variation in dem gebrochenen Winkel &PHgr;Si von dem untersuchten Halbleitermaterial abhängen, wie durch die Formel (7) ausgedrückt. Wenn der Brechungsindex nSi groß ist, dann ist die maximale Variation von &PHgr;Si beschränkt, was nur zu einem kleinen Unterschied zwischen den reflektierten Signalen der zwei Messungen führt. Ein Ändern der Sondenstrahlfrequenz &lgr;, z.B. um einen Faktor 2 bis 4, wahlweise in Kombination mit einem Ändern des Einfallswinkels &PHgr;air würde zu sehr empfindlichen und genauen Messungen führen.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird nur eine Reflexionsmessung bei einem vorbestimmten Winkel und einer gegebenen Frequenz durchgeführt, wobei Gebrauch gemacht wird von unterschiedlichen Reflexionseigenschaften der s- und p-Komponente von polarisiertem Licht, um den oberflächennahen Ausdruck (B, D) in Gleichung 2–4 zu eliminieren. Wie oben stehend erläutert würden, wenn der Sondenstrahl auf die Oberfläche (1) unter einem bestimmten Winkel unterschiedlich von 0° auftreffen würde (3), die s- und p-Komponente einen unterschiedlichen Reflexionskoeffizienten aufweisen (siehe Gleichung 5s und 5p). Man kann diesen Effekt weiter unter Verwendung des Brewste-Winkels für den einfallenden Sondenstrahl ausnutzen. Der Brewsterwinkel &PHgr;B ist definiert durch: tan(&PHgr;B) = nSi(0)(11) wobei nSi(0) der Brechungsindex von Silizium an der Oberfläche beim Vorhandensein eines aktiven Dotiermittelprofils unter Beleuchtung durch den Pumplaser bei einer gegebenen Pumpleistung ist. Unter diesem Winkel, der ungefähr 74° für den Übergang Luft-zu-Silizium beträgt, würden die p-Wellen-Komponenten des Lichts, das an oder nahe der Oberfläche reflektiert wird, unterdrückt werden. Somit wird das Licht, das an oder nahe der Oberfläche reflektiert wird, nahezu vollständig s-polarisiert sein und wird eine p-Komponente im Wesentlichen nicht aufweisen. Das Licht, das durch den Wafer läuft und von innerhalb des Wafers durch die Überschussträger in dem aktiven Dotiermittelprofilbereich reflektiert wird, wird jedoch immer noch eine signifikante p- und s-Komponente aufweisen. Folglich kann man den Oberflächen- und oberflächennahen Beitrag durch ein Platzieren eines p-Wellen-Polarisatorfilters vor der Signalaufzeichnungseinheit eliminieren, um nur die p-Komponente des Signals, das aus innerhalb des Substrats reflektiert wird, zu halten. Die Aufzeichnungseinheit wird dann nur den untersuchten Parameter, z.B. eine Intensität, eine Amplitude, eine Phase des p-Wellenlichts, das von innerhalb dem Halbleiterwafer und nicht mehr von der Oberfläche (Oberflächennähe) reflektiert wird, messen, die hauptsächlich eine s-Welle ist, wie in 7gezeigt. In diesem Aspekt der Erfindung wird nur eine Messung unter einem vorbestimmten Winkel durchgeführt, der eine Funktion der Halbleitermaterialeigenschaften ist. Die Wellenlänge &lgr; des Sondenstrahls muss nicht variiert werden. Die Eliminierung der Oberfächen- und oberflächennahen Komponente wird durch ein Auswählen des richtigen Einfallswinkels und durch ein Platzieren eines p-Wellen-Polarisatorfilters in dem Pfad des reflektierten Lichts (4) erhalten.

Eine Bestimmung von &PHgr;B kann an niedrig dotierten Substraten durchgeführt werden, von denen aus herkömmlicher CI bekannt ist, dass sie das größte oberflächennahe Signal aufweisen. Ein Ändern des Einfallswinkels &PHgr;air des Sondenstrahls, bis das aufgezeichnet p-Wellensignal null ist, würde zu dem Brewster-Winkel für das Material führen. Es kann notwendig sein, diese Bestimmung von &PHgr;B für jede Generationsleistungseinstellung des Pumpstrahls durchzuführen, wenn die aufgezeichnete p-Wellenreflektierte Sondenstrahlleistung für unterschiedliche Generationsleistungseinstellungen gemessen wird, da der Brechungsindex nSi(0) mit der Anzahl von Überschussträgern variieren kann, die von der Leistung des Pumplasers abhängt. Die Variation der Pumpleistung ist erforderlich, um den Volumenüberschussträgerpegel zu variieren und somit die Tiefe der Position der maximalen internen Reflexion entlang des aktiven Dotiermittelprofils zu bewegen. Mit dem somit kalibrierten Brewster-Winkel und dem p-Polarisator sollte das aufgezeichnete Signal auf einem unbekannten Wafer eine Information aus Brechungsindexänderungen aus innerhalb des Wafers, um dadurch den oberflächennahen Bereich auszuschließen, d.h. das interessierende Dotiermittelprofil-Grenzflächenverhalten enthalten. Ein Betriebsverhalten unter diesen Bedingungen kann weiter verbessert werden, indem nicht mehr eine Modulation der Pumplaserstrahlleistung überlagert wird, da die Oberflächenkomponente (A in Gleichung 2–3) auch eliminiert wird.

In einem dritten Aspekt der Erfindung wird nur eine Reflexionsmessung durchgeführt, die den Sondenlaserstrahl, der senkrecht auf die zu untersuchende Oberfläche einfällt, aufweist. Ein Referenzsignal wird erzeugt, das die gleiche Frequenz wie der einfallende Sondenlaserstrahl aufweist, und wenn beide Signale, d.h. das Referenz- und das reflektierte Sondensignal interferieren, werden die oberflächennahen Komponenten des reflektierten Sondensignals eliminiert.

In der US 6,323,951 ist ein System offenbart, in welchem ein unabhängiger Strahl 531 als ein Referenzstrahl verwendet wird. Dieser Referenzstrahl 531 weist eine variable Phase und Polarisation auf und ist ein Teil des einfallenden Sondenstrahls 152. Der Referenzstrahl und der Sondenstrahl weisen die gleiche Frequenz, aber eine unterschiedliche Phase auf. Der Referenzstrahl 531 kann mit der Komponente des Sondenstrahls 163, die von dem Überschussträgerprofil reflektiert wird, interferieren, wobei der Typ einer Interferenz von der Phasendifferenz abhängt. Die elektrische Feldamplitude dieses unabhängigen Strahls 531 kann geschrieben werden, wie in der Formel (14) in der US 6,323,951 gegeben, zu: wobei zref der Phasenwinkel relativ zu dem herkömmlichen einfallenden Sondenstrahl 152 ist. Ein Wert zref = 0 bedeutet, dass der Referenzstrahl 531 in Phase mit dem Sondenstrahl an der Waferoberfläche ist. Die Messung in dieser Ausführungsform bringt das Aufzeichnen des Signals Pref-j mit sich, das in der Formel (16) in der US 6,323,951 definiert ist, die hier mit einer Trennung der Elektron- und Lochbeiträge wiedergegeben ist. wobei &bgr; = &bgr;n.mn = &bgr;p.mp. &bgr;n und &bgr;p sind negative Elektronen- und Loch-bezogene Konstanten, die unter anderen Faktoren die effektiven Elektronen-me- und Loch-mp-Massen mit sich bringen. Die Gleichung (12) kann geschrieben werden als Leistung = Konstante (B + C)(14) wobei der Ausdruck B die oberflächennahe Reflexion durch Überschussträger darstellt und der Ausdruck C der Reflexion durch Überschussträger in dem aktiven Dotiermittelprofilbereich entspricht. In diesem Aspekt der Erfindung kann der oberflächennahe Ausdruck des reflektierten Signals durch ein Einstellen der Phasendifferenz zwischen dem einfallenden Sondensignal 152 und dem Referenzsignal 153 auf: zref = &lgr;/8(13) eingestellt werden, was den Cosinus-Faktor in der oberflächennahen Komponente (B) der Gleichung (13) zu null macht, d.h. indem eine Phasenänderung von einem achtel der Sondenwellenlänge für den Referenzstrahl relativ zu dem Sondenstrahl verwendet wird. 8 veranschaulicht den Messaufbau gemäß diesem dritten Aspekt, der eine vereinfachte Version der 5 der US 6,323,951 ist. Der Betrieb der Vorrichtung, die in 5 veranschaulicht ist, ist in Spalte 24, Zeile 18 bis Zeile 30 offenbart.


Anspruch[de]
Verfahren zum Messen eines Werts einer Volumen-Eigenschaft eines Halbleitersubstrats, umfassend die Schritte:

– Bereitstellen eines zeitmodulierten Generationsstrahls,

– Bereitstellen eines Analysatorstrahls,

– Fokussieren des Generationsstrahls und des Analysatorstrahls auf das Halbleitersubstrat, wobei der Generationsstrahl in einem Bereich des Halbleitersubstrats, das durch den Generationsstrahl kontaktiert wird, eine Anzahl von Überschussladungsträgern erzeugt, die ein Tiefenprofil aufweisen, das in der Zeit moduliert ist, wobei die erzeugten Überschussladungsträger den Analysatorstrahl reflektieren,

– Erfassen einer vorbestimmten Charakteristik des zeitmodulierten Abschnitts des reflektierten Analysatorstrahls,

– Bestimmen des Werts der Volumen-Eigenschaft aus der vorbestimmten Charakteristik des zeitmodulierten Abschnitts des reflektierten Analysatorstrahls,

dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst:

Eliminieren des oberflächennahen Beitrags aus der vorbestimmten Charakteristik, wobei der oberflächennahe Beitrag eine Stufenzunahme einer Konzentration der Überschussladungsträger an einer Schnittstelle zwischen dem untersuchten Halbleitersubstrat und seiner Umgebung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:

– Fokussieren eines weiteren Analysatorstrahls auf die Fläche des Halbleitersubstrats,

– Erfassen einer vorbestimmten Charakteristik des reflektierten weiteren Analysatorstrahls, und

– wobei der Schritt eines Eliminierens des oberflächennahen Beitrags die Schritte eines Kombinierens des reflektierten Analysatorstrahls und des reflektierten weiteren Analysatorstrahls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Analysatorstrahl und der weitere Analysatorstrahl eine unterschiedliche Wellenlänge aufweisen. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Analysatorstrahl und der weitere Analysatorstrahl einen unterschiedlichen Einfallswinkel aufweisen. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Schritt eines Kombinierens des reflektierten Analysatorstrahls und des reflektierten weiteren Analysatorstrahls ferner den Schritt eines Auswählens entweder der s-Wellen- oder p-Wellen-Komponente der reflektierten Signale umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt eines Eliminierens des oberflächennahen Beitrags umfasst:

– Abteilen eines Referenzstrahls, der die gleiche Wellenlänge aufweist, von dem Analysatorstrahl,

– Erzeugen einer Phasendifferenz von einem Achtel der gleichen Wellenlänge zwischen dem Analysatorstrahl und dem Referenzstrahl, und

– Kombinieren des Referenzstrahls und des reflektierten Analysatorstrahls.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt eines Eliminierens des oberflächennahen Beitrags besteht aus:

– Auswählen des Einfallswinkels des Analysatorstrahls, um dem Brewster-Winkel für das Halbleitersubstrat zu entsprechen, und

– Auswählen der p-Wellen-Komponente des reflektierten Analysatorstrahls.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt eines Auswählens der p-Wellen-Komponente des reflektierten Analysatorstrahls den Schritt eines Leitens des reflektierten Analysatorstrahls durch einen p-Wellen-Polarisator umfasst. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Volumen-Eigenschaft die Verteilung von Dotierstoffen ist, die in das Halbleitersubstrat eingeführt sind. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Volumen-Eigenschaft die Defektverteilung von Defekten ist, die in dem Halbleitersubstrat vorhanden sind. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Generationsstrahl und der Analysatorstrahl auf im Wesentlichen die gleiche Fläche des Halbleitersubstrats fokussiert werden. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik des reflektierten Analysatorstrahls die Leistung ist. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik des reflektierten Analysatorstrahls die Amplitude ist. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Charakteristik des reflektierten Analysatorstrahls die Phase ist. Vorrichtung zum Durchführen der Messung einer Volumen-Eigenschaft in einem Bereich eines Halbleitersubstrats, das eine Mehrzahl von Hintergrundträgern aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst:

– eine Einrichtung zum Erzeugen einer Mehrzahl von Überschussträgern in einem Bereich des Substrats;

– einen Analysatorstrahl einer elektromagnetischen Strahlung, wobei der Analysatorstrahl auf den Bereich des Substrats auftrifft;

– eine Einrichtung zum Erfassen einer vorbestimmten zeitmodulierten Charakteristik des reflektierten Analysatorstrahls, der von der Mehrzahl von Überschussträgern reflektiert wird;

– eine Einrichtung zum Bestimmen des Werts der Volumen-Eigenschaft aus der vorbestimmten zeitmodulierten Charakteristik des reflektierten Analysatorstrahls, wobei

die Vorrichtung ferner Einrichtungen zum Eliminieren des oberflächennahen Beitrags aus der vorbestimmten Charakteristik, wobei der oberflächennahe Beitrag eine Stufenzunahme einer Konzentration der Überschussträger an einer Schnittstelle zwischen dem untersuchten Halbleitersubstrat und seiner Umgebung ist, und Einrichtungen umfasst, um die Anzahl von Überschussträgern in der Mehrzahl bei einer Frequenz zu modulieren, die ausreichend klein ist, um herbeizuführen, dass sich eine Mehrzahl der Träger aus dem Bereich heraus zur Übertragung durch eine Diffusion bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass

die Einrichtungen zum Eliminieren einen weiteren Analysastorstrahl einer elektromagnetischen Strahlung umfassen, wobei die Wellenlänge und/oder der Einfallswinkel des weiteren Analysatorstrahls variabel sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, ferner umfassend eine Einrichtung zum Variieren der Wellenlänge und/oder des Einfallswinkels des Analysatorstrahls.






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