Die elektrische Charakterisierung dielektrischer Schichten stellt ein besondere Stärke des Instituts für Angewandte Physik dar. Mittels temperaturabhängiger Strom-Spannungs-Messung (IV) können in unserem elektrischen Labor kleinste Leckströme bis in den fA-Bereich bestimmt werden. Das verfügbare Temperaturfenster von Raumtemperatur bis 500 K ermöglicht bei optionaler Kombination mit einer optischen Anregung eine gezielte Untersuchung von Defekten und Leckstrommechanismen. Eine weitere Möglichkeit zur Defektcharakterisierung stellt die zeitaufgelöste Messung des Relaxationsstromes dar, welcher nach einer Spannungsänderung an einer dielektrischen Schicht auftritt.

Die Kapazitäts-Spannungsmessung (CV) erlaubt die Bestimmung wichtiger Schichteigenschaften wie der Dielektrizitätskonstanten und der äquivalenten Oxiddicke. Aus der CV-Messung kann außerdem die durch Defekte im Dielektrikum verursachte feste Ladung ermittelt werden. Weiterhin ermöglicht eine frequenzabhängige Messung des Leitwertes eine energieaufgelöste Bestimmung von Grenzflächenzuständen. Sowohl die feste Ladung des Dielektrikums als auch die Grenzflächenzustandsdichte stellen wichtige Indikatoren hinsichtlich der Qualität der hergestellten Schichten dar und sind je nach Anwendungsgebiet zu optimieren.

Die elektrische Charakterisierung ist mit Ausnahme der Messungen bei tiefen Temperaturen durchgängig für Siliziumwafer und Proben bis 300 mm Durchmesser verfügbar. Eine automatisierte Durchführung und Auswertung von IV- und CV-Messungen auf Waferebene ist ebenfalls möglich. Die Abscheidung von geeigneten Metallkontakten kann im zentralen Reinraumlabor der TU Bergakademie Freiberg erfolgen. Zur weitergehenden Präparation der Proben steht ein manueller Drahtbonder für das Ball- und Wedgebonden von Gold- und Aluminiumdraht zur Verfügung.

Ausrüstung

• Cascade S300 halbautomatischer Wafer-Prober (bis 300 mm, Raumtemperatur bis 200°C)
• Suess PM8 manueller Wafer-Prober (bis 200 mm, Raumtemperatur)
• Keithley 4200-SCS Halbleitercharakterisierungssystem (5 SMU’s inkl. Vorverstärker, 1 PMU) für IV-Messungen (< pA), quasistatische CV-Messungen sowie gepulste IV-Messungen bis in den nA- und ns-Bereich
• Keithley 4200-SCS Halbleitercharakterisierungssystem (3 SMU’s inkl. Vorverstärker, Oszilloskop, Impulsgenerator) für gepulste IV- und Relaxationsmessungen
• Keithley 6430 Sub Femotoamp Remote Source Meter zur Messung kleinster Ströme (< fA)
• Keithley 707A Switch Matrix (7174A Low Current Matrix Card)
• Agilient 4980A LCR-Meter (20 Hz bis 2 MHz) für CV-Messungen
• TPT HB05 manueller Drahtbonder (Ball- und Wedgebonden von Gold- und Aluminiumdraht)