Verfahren zur optischen in-situ-Kontrolle zumindest einer auf einem Substrat aufwachsenden Schicht aus Verbindungshalbleitern

摘要

Die Kristalleigenschaften von komplexen Schichten aus Verbindungshalbleitern mit sehr anspruchsvollen industriellen Herstellungsverfahren definieren deren Güte in opto-elektronischen Anwendungen. Bei bekannten in-situ-Verfahren zur Kontrolle und Regelung von relevanten Schichtparametern werden Werte für die optische Bandlücke und der Oberflächenrauigkeit lediglich abgeschätzt. Eine Unterscheidung zwischen einer Änderung des Brechungindizes und einer wirklichen Änderung der Rauigkeit ist nicht möglich. Auch die optische Bandlücke kann nicht genügend genau bestimmt werden, da der Absorptionskoeffizient nicht extrahiert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen werden mittels Weißlichtreflexion diese Eigenschaften genau bestimmt und eine optimierte Wachstumsprozessführung auf der Basis von minimierter Lichtabsorption von Defekten und kontrollierten Phasenübergängen wird ermöglicht. Das gemessene Spektrum wird in ein spezielles Strukturgleichungsmodell mit den freien Schichtparametern Schichtdicke, Oberflächenrauigkeit, Brechungsindex, Absorptionskoeffizient eingespeist. Da die Oberflächenrauigkeit mit den kristallinen Phasenübergängen korreliert und aus dem Absorptionskoeffizienten der latente Schichtparameter „Urbach-Energie“ bestimmt wird, welcher als Maß für die Dichte von Defekten innerhalb der Bandlücke und deren Lichtabsorption in der aufgebrachten Schicht dient, erlaubt das Verfahren eine aussagekräftige Korrelation mit Defektdichte und Phasenübergängen und ermöglicht eine völlig neuartige optische in-situ-Prozessführung und -kontrolle des Wachstums von komplexen Verbindungshalbleitern.