RTP-Ofen SHS 100 der Firma AST

Alle Temperaturschritte wurden mit dem RTP-Ofen SHS 100 der Firma AST vorgenommen.

Dieser Ofen vom Typ SHS (Super Heat System) 100 kann Temperaturgradienten von bis zu 400 K/s und H¨ochsttemperaturen von 1300^◦C realisieren. Abb. 2.7 zeigt eine schematische Zeichnung des Reaktorquerschnitts, dem Herzst¨uck des Ofens. Ein einzelner Wafer kann auf dem sogenannten wafertray (Waferauflage) in die Quarzglaskammer, die in der Zeichnung mit quartz reactor bezeichnet ist, eingebracht werden. Durch die um die Quarzglaskammer herum angebrachten Wolfram-Halogenlampen wird er erhitzt. Zu jeder Zeit kann die Kammer durch den Gaseinlass mit einem Gasgemisch aus Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Wasserstoff gesp¨ult werden. Auch eine Evakuierung der Kammer ist m¨oglich.

Die Temperaturmessung erfolgt in der Regel durch ein Pyrometer, das sich unterhalb der

Abbildung 2.7:Schematische Zeichnung des Reaktorblocks des RTP-SHS 100-Ofens im Querschnitt [Ast95].

Quarzglaskammer befindet und die Intensit¨at des vom Siliziumwafer abgestrahlten Lichts einer einzigen Wellenl¨ange (2.7µm) misst. Die Funktionsweise des Pyrometers und dessen Kalibrierung werden in Abschnitt 2.4.3 n¨aher beschrieben. Damit nur W¨armestrahlung vom Wafer und nicht von den Heizlampen zum Pyrometer gelangen kann, werden verschiedene Filter eingesetzt. Neben dem Wafer selbst (vgl. Abschnitt 2.4.3.2), absorbiert das Quarzglas der Kammer aufgrund des hohen OH-Gehalts einen großen Teil des infraroten Lichts. Nur ein kleiner Bereich der Quarzglaskammer, der in der Skizze mitwindow bezeichnet ist, ist f¨ur Licht eines bestimmten infraroten Frequenzbereichs um 2.7µm herum durchl¨assig.

Zur Kalibrierung des Pyrometers kann die Temperatur auch mit einem Pt(Platin)PtRh(10 %) -(Platin mit 10 % Rhodium dotiert)-Thermoelement gemessen werden, das mit einem elektrisch isolierenden, aber thermisch leitenden Thermokleber auf einem Wafer befestigt wird. Die of-fenen Enden der beiden an einem Ende miteinander verschmolzenen Dr¨ahte werden an die inneren Kontakte der Vakuumdurchf¨uhrungen (in der Skizze mit tc feedthru bezeichnet, s.

auch Abb. 2.18) angeschlossen. Die Software des Ofens nimmt immer alle Messdaten, sowohl die des Pyrometers, als auch die des Thermoelements, auf und bietet sp¨ater eine Funktion, um diese miteinander zu verkn¨upfen und daraus eine Kalibrierungsdatei zu erstellen. So kann jedem Pyrometersignal eine bestimmte Temperatur zugeordnet werden.

Die Kalibrierung des Pyrometers ist n¨otig, da die Temperaturmessung mit einem Pyrometer viele Vorteile bietet. Der Wichtigste ist die viel gr¨oßere Reaktionsgeschwindigkeit des Pyro-meters (vgl. Abschnitt 2.4.2.2). Das Wasserstoffeffusionsexperiment k¨onnte nicht mit einem fest auf dem Wafer montierten Thermoelement durchgef¨uhrt werden, da zur Befestigung des Thermoelements zun¨achst Gr¨aben in den Wafer gelasert werden m¨ussen und dann in diese der Thermokleber aufgebracht wird. Das steht einer sp¨ateren Lebensdauermessung im Weg, bei der die m¨oglichst planen Oberfl¨achen des Wafers mit einer Iod-Ethanol-L¨osung passiviert wer-den m¨ussen. Durch das Lasern ginge zudem auch eine verh¨altnism¨aßig große Probenfl¨ache f¨ur die Untersuchung verloren. Außerdem sollte der Ofen besonders w¨ahrend der Wasserstoffaus-diffusionen m¨oglichst rein gehalten werden, um Verschlechterungen der Lebensdauer durch andere Effekte als die Depassivierung weitgehend ausschließen zu k¨onnen. Deshalb sollten sich keine Metalle, also auch nicht die Platindr¨ahte des Thermoelements, in der Glaskammer befinden. Ein weiterer großer Vorteil des Pyrometers liegt darin, dass die Proben zur Tempe-raturmessung nicht pr¨apariert werden m¨ussen.

Die thermische Masse der Wafer, mit denen die Kalibrierdatei f¨ur das Pyrometer erstellt wur-de, entspricht fast genau der Masse der Wafer, mit denen das Experiment sp¨ater durchgef¨uhrt wurde. So kann man davon ausgehen, dass die Kalibrierung ziemlich exakt erfolgte. Die Tem-peratur des Thermoelements wird aus der Thermospannung zwischen den beiden Metallen mit Hilfe der Software berechnet.

2.4.2 Thermoelement

Pt-PtRh(10 %) eignet sich f¨ur einen sehr großen Temperaturbereich als Thermoelement, da seine Thermospannung sich in einem großen Temperaturbereich weitgehend linear zur Tem-peratur verh¨alt. Außerdem ist es bis zu 1300^◦C sehr stabil gegen¨uber Qualit¨atsverlusten bzw.

Materialver¨anderungen durch Diffusion von Rhodium in den reinen Platindraht [K¨or87].

Um die beiden an einem Ende miteinander verschmolzenen Dr¨ahte eines Thermoelements auf

2.4. Temperaturschritte 47 einem Wafer zu befestigen, wurden zun¨achst Gr¨aben f¨ur den Thermokleber auf der Vordersei-te des Wafers gelasert und anschließend sauber ge¨atzt. Die Pt-PtRh(10 %)-Thermoelemente wurden mit dem Thermokleber Omega Bond 400 der Firma Newport aufgebracht, wobei die Dr¨ahte keinen direkten Kontakt zum halbleitenden Silizium hatten. So sind die beiden Dr¨ahte gegen¨uber dem Silizium auch chemisch isoliert, was verhindert, dass sie bei Temperaturen um 830^◦C auf den Wafer aufschmelzen und reißen. Der Kleber trocknete jeweils einen Tag bei Raumtemperatur an Luft und wurde anschließend je vier Stunden bei 82^◦C und 104^◦C aus-geh¨artet.

2.4.2.1 Qualit¨at der Temperaturmessung mittels Pt-PtRh(10%)-Thermoelement

Bei der Temperaturmessung mit einem Thermoelement erh¨alt man die Temperatur indirekt aus der gemessenen Thermospannung. Es existieren Tabellen, die einer bestimmten Spannung eines Thermoelements mit Dr¨ahten bestimmter Dicke eine Temperatur zuordnen. Im vorlie-genden Fall geschieht diese Transformation ¨uber die Software des RTP-Ofens. Es ist nicht bekannt, auf welche Werte sich die Software bezieht. Deshalb m¨ussen die von der Software berechneten Werte ¨uberpr¨uft werden.

Eine weitere Fehlerquelle entsteht aus der Positionierung des Thermoelements auf dem Wafer.

Die Spitze des Thermometers befindet sich ungef¨ahr in der Mitte der langen Seite und auf einem Drittel der L¨ange der kurzen Seite der 50 mm x 25 mm großen EFG-Wafer (vgl. Abb.

2.18). Eigentlich sollte die Temperatur im Inneren des Wafers, im geometrischen Mittelpunkt, gemessen werden. Das Thermoelement sollte sich also auch in vertikaler Richtung in der Mitte des Wafers befinden. Dies l¨asst sich nicht realisieren. Tats¨achlich befindet es sich sogar ober-halb des Wafers. Zwar wurden Gr¨aben in den Wafer gelasert, die allerdings, um die Stabilit¨at des Wafers nicht zu gef¨ahrden, nicht sehr tief sind. Sie dienen lediglich zur Verbesserung der Haftung des Klebers. Auch die Qualit¨at der W¨armeleitf¨ahigkeit des Thermoklebers k¨onnte einen Fehler verursachen und muss untersucht werden.

Der Temperaturgradient zwischen Probe und der konstant auf 15^◦C wassergek¨uhlten T¨ur mit den Vakuumdurchf¨uhrungen f¨ur die beiden Dr¨ahte des Thermoelements stellt ein weiteres Problem f¨ur die exakte Temperaturmessung dar. Durch diesen Temperaturgradienten entste-hen zwar in den beiden Dr¨ahten die Str¨ome, die f¨ur die Thermospannung und damit f¨ur die Temperaturmessung verantwortlich sind [J¨ac98, Pel05], mit diesen Str¨omen ist aber auch ein W¨armeabtransport von den w¨armeren zu den k¨alteren Enden der Dr¨ahte verbunden. Diese W¨armeleitung k¨uhlt die verbundenen Drahtspitzen permanent und verf¨alscht damit das Mes-sergebnis. Um diesen Effekt zu reduzieren, sind die beiden Schenkel, so lange sie sich auf dem Wafer befinden, komplett in thermischem Kontakt mit der Waferoberfl¨ache, indem sie auf dieser mit Thermokleber befestigt sind. Damit wird der W¨armeabtransport von der Spitze des Thermoelements verringert, da der Temperaturunterschied zwischen Spitze und Wafer-rand nicht mehr so groß ist. Der eigentliche, große Temperaturunterschied besteht zwischen den Drahtteilen am Rand des Wafers und denen, die an den Durchgriffen befestigt sind. So sollte der Strom, der f¨ur den W¨armeabtransport verantwortlich ist, gr¨oßtenteils vom Rand des Wafers zur T¨ur fließen und die Spitze nicht mehr so stark gek¨uhlt werden.

Um die Genauigkeit der Temperaturmessung mit einem Pt-PtRh(10 %)-Thermoelement zu

¨uberpr¨ufen und einen m¨oglichen Fehler sp¨ater korrigieren zu k¨onnen, wurden Experimente durchgef¨uhrt, bei denen die gemessenenen Temperaturen mit bekannten Literaturwerte ver-glichen werden k¨onnen. Hierzu dienten die Schmelzpunkte von Aluminium, Zink und Blei und der Erstarrungspunkt des Aluminium-Silizium-Eutektikums.

Beim Erhitzen eines mit einem dieser Metalle belegten Wafers wird das Metall bei seiner Schmelztemperatur zu schmelzen beginnen. F¨ur diesen Phasen¨ubergang wird latente W¨arme ben¨otigt. Die von den Halogenlampen des RTP-Ofens eingebrachte Energie wird dann nicht zur weiteren Erw¨armung des Systems aus Wafer und Metall verwendet, sondern um die Bin-dungen des Metall-Kristallgitters aufzubrechen. Dies sollte im aufgenommenen Temperatur-profil zu erkennen sein, da trotz ansteigender Lampenleistung bei der Schmelztemperatur des Metalls zun¨achst keine weitere Erh¨ohung der vom Thermoelement gemessenen Temperatur zu erwarten ist. Sobald das gesamte Metall aufgeschmolzen ist, wird die zugef¨uhrte W¨arme nicht mehr als latente, sondern als sogenannte sensible W¨arme eingebracht und die Tempera-tur steigt weiter an. So entsteht in der ¨uber der Zeit aufgetragenen Temperaturkurve bei der Schmelztemperatur des Metalls ein Plateau, wie in Abb. 2.8 beispielhaft in einer simulierten Kurve f¨ur das Aufschmelzen von Aluminium dargestellt. Diese Kurve ist f¨ur einen Prozess in einem G¨urtelofen simuliert worden, verh¨alt sich aber qualitativ analog zu einem Aufschmelzen des Aluminiums auf einem Wafer in einem RTP-Ofen. Das Plateau ist mit (2.) gekennzeich-net. Die bei diesem Plateau gemessene Temperatur l¨asst sich mit der Schmelztemperatur des Aluminiums vergleichen und erm¨oglicht eine Qualit¨atskontrolle des Thermoelements.

Eine weitere Kontrollm¨oglichkeit bietet das Erstarren der Metalle beim Abk¨uhlen des Sys-tems. W¨ahrend der Rekristallisation wird Energie frei, die in Form von W¨arme an die Um-gebung abgegeben wird. Diese W¨arme wird ebenfalls als latente W¨arme bezeichnet. In der Temperatur-Zeit-Kurve sollte erneut ein Plateau zu erkennen sein, da ein weiteres Abk¨uhlen des Gesamtsystems kurzzeitig durch die freiwerdende latente W¨arme behindert wird. Dieses

Abbildung 2.8:Simuliertes Temperaturprofil f¨ur das Feuern eines mit Aluminium bedruckten Wafers in einem G¨urtelofen [Hus05].

2.4. Temperaturschritte 49 Plateau ist in Abb. 2.8 mit (6.) gekennzeichnet. Hierbei handelt es sich aber nicht um den Erstarrungspunkt von Aluminium, sondern um den des Aluminium-Silizium-Eutektikums, das sich bei diesem Prozess gebildet hat. Dieser Vorgang wird unten genauer erl¨autert.

Weil Aluminium den h¨ochsten Schmelzpunkt aller betrachteten Metalle hat, wurde mit diesem Experiment begonnen. So konnte vermieden werden, dass beim Aufschmelzen der anderen Metalle das Aluminium erneut schmolz. Dies bedeutet jedes Mal eine thermische Belastung des Silizium-Wafers und verringert damit die Lebensdauer der betroffenen Thermoelement-Wafer. Es wurden drei Thermoelementwafer untersucht, die mit A1, A2 und A3 bezeichnet werden. Im Folgenden werden die Experimente zur Kontrolle der Thermoelementqualit¨at ¨uber die Schmelzpunkten der verschiedenen Metalle n¨aher beschrieben:

• Al: Da das Aluminium mit Silizium ein Eutektikum bildet und deshalb einen bestimmten Anteil Silizium konsumiert, muss es in sehr kleinen Mengen auf den Wafer aufgebracht werden. Andernfalls k¨onnen L¨ocher im Wafer entstehen. Es bietet sich an, die Wafer d¨unn mit Aluminiumpaste zu bedrucken, um Sch¨adigungen des Wafers zu vermeiden.

Dies ist ein weiterer Grund, das Aluminium als erstes Metall auf den Wafer aufzu-schmelzen. Ein Bedrucken w¨are nach dem Aufschmelzen anderer Metalle in Form klei-ner K¨ugelchen nicht mehr m¨oglich.

Zun¨achst wurde auf drei 50 mm x 25 mm große EFG-Wafer Aluminiumpaste gedruckt, nachdem auf der Vorderseite Gr¨aben f¨ur den Thermokleber gelasert und sie anschlie-ßend sauber ge¨atzt worden waren. Die Paste wurde bei 300^◦C getrocknet und die Pt-PtRh(10 %)-Thermoelemente wie oben beschrieben mit dem Thermokleber aufgebracht.

Beim Erhitzen eines solchen Wafers beginnt das Aluminium bei 660^◦C zu schmelzen.

Die Bildung eines Al-Si-Eutektikums startet bereits beim Aufschmelzen des Aluminiums [Hus05]. Zun¨achst ist das Mischverh¨altnis noch nicht eutektisch, sondern entfernt sich vom in Abb. 2.9 mit (6.) gekennzeichneten eutektischen Punkt indem mehr und mehr Silizium in der fl¨ussigen Phase gel¨ost wird. Dazu gelangt immer mehr Silizium in die ur-spr¨unglich nur aus reinem Aluminium bestehende Schicht (3.). Die Aluminiumpartikel sind von einer Sauerstoffschicht umgeben, die ein relativ stabiles Volumen einschließt.

Da immer mehr Silizium in diese Zwischenr¨aume gelangt und deren Volumen sich kaum

¨andert, wird zur gleichen Zeit Aluminium in Richtung der Grenzschicht zwischen

Alu-Abbildung 2.9:

minium und Silizium transportiert.

Nachdem die bedruckten Wafer eine Temperatur von etwas 750^◦C (kurz vor 4.) erreicht hatten, wurde die Lampenleistung kontinuierlich herruntergefahren, so dass sie langsam abk¨uhlten. Hierbei findet der Materialtransport in der genau entgegengesetzten Rich-tung statt: fl¨ussiges Silizium fließt nach und nach zur¨uck Richtung Grenzschicht und rekristallisiert dort (5.), w¨ahrend Aluminium in das Siliziumgitter entsprechend der tem-peraturabh¨angigen Festk¨orperl¨oslichkeit eingebaut wird. Dies geschieht bis schließlich die fl¨ussige Phase die eutektische Zusammensetzung erreicht und bei 577^◦C (norma-lerweise einige Grad tiefer, da die Fl¨ussigkeit unterk¨uhlt werden kann) binnen einer Sekunde erstarrt und in die feste Phase ¨ubergeht. Bei der Bildung dieses eutektischen Al-Si-Kristalls wird, wie schon beschrieben, latente W¨arme freigesetzt und man erh¨alt aus dem dazugeh¨origen Plateau im Temperaturprofil eine weitere Referenztemperatur.

Abb. 2.10 zeigt ein typisches Temperaturprofil aus der Messung mit dem Thermoele-ment A1. Beide Plateaus sind sehr gut zu erkennen. Eine genaue Betrachtung des zwei-ten Plateaus ist im rechzwei-ten Teil der Abbildung dargestellt. Der exakte Schmelz- bzw.

Erstarrungspunkt des Al-Si-Eutektikums liegt bei 577±1^◦C [Mur84]. Die mit den ver-schiedenen Thermoelementen gemessenen Temperaturen sind in Tab. 2.1 aufgef¨uhrt.

Die mittlere Abweichung von der tats¨achlichen Temperatur ist mit 14.67^◦C weniger kaum relevant und liegt im Rahmen der zu erwartenden Messungenauigkeit. Der

ge-Schmelzen Al

Erstarren Eurtektikum

Abbildung 2.10: Links: Temperaturprofil eines mit Aluminium bedruckten Wafers und die ¨uber der Zeit aufgetragene Lampenleistung. Die Plateaus, die durch das Schmelzen des Aluminiums und das Erstarren des Al-Si-Eutektikums entstehen, sind markiert. Rechts: Ausschnitt, der das Temperaturplateau bei der Erstarrung des Al-Si-Eutektikums zeigt. Die schr¨age blaue Linie verdeutlicht die Abweichung vom Tem-peraturverlauf ohne den Erstarrungsprozess des Eutektikums. Die horizontale blaue Linie markiert die Erstarrungstemperatur auf der Ordinate. Bei den Zeitskalen sind nur die zeitlichen Abst¨ande von Bedeutung.

2.4. Temperaturschritte 51 naue Schmelzpunkt von Aluminium liegt bei 660.32^◦C [Hol07]. Im Mittel wurde hierf¨ur eine Temperatur von 632.67^◦C gemessen (Tab. 2.1), was einer mittleren Abweichung von 27.65^◦C entspricht.

Man k¨onnte versuchen, diese unterschiedliche Abweichung mit der Tr¨agheit des Thermo-elements zu erkl¨aren: Beim Hochheizen, also beim Aufschmelzen des Aluminiums, zeigt es geringere Temperaturen an und beim Abk¨uhlen h¨ohere, da es zeitversetzt reagiert, wie in Abschnitt 2.4.2.2 dargestellt. Das konnte jedoch in einem weiteren Experiment ausgeschlossen werden. Hierbei wurde ein mit Aluminium bedruckter Wafer mehrmals gefeuert, so dass sichergestellt war, dass das gesamte Aluminium mit dem Wafer ein Al-Si-Eutektikum gebildet hatte. Anschließend wurde wie beim vorigen Experiment vorgegangen und das gleiche Rezept f¨ur das Erhitzen des Wafer verwendet. Nun waren beide Plateaus, sowohl das beim Aufheizen als auch das beim Abk¨uhlen, bei 577^◦C zu erwarten, wof¨ur einmal das Schmelzen und einmal das Erstarren des Al-Si-Eutektikums verantwortlich sein sollte. Bei einer Tr¨agheit des Thermoelements m¨ussten die Plate-aus bei verschiedenen Temperaturen liegen, das erste etwas tiefer, das zweite etwas h¨oher. Das wurde auch beobachtet, jedoch betrug der Unterschied lediglich 3^◦C, was als vernachl¨assigbare Differenz angesehen werden kann. Mit 552^◦C und 555^◦C wichen die gemessenen Temperaturen durchschnittlich 8.83^◦C mehr von der realen Temperatur ab als bei den Thermoelementwafern A1, A2 und A3. Hierf¨ur k¨onnte die erkennbar un-terschiedliche Konsistenz des Thermoklebers verantwortlich sein. Auch die Qualit¨at der Kontakte zwischen den beiden Dr¨ahten k¨onnte sich unterscheiden.

Metall Schmelz-/Erstarrungs- A1 A2 A3 Mittelwert

temperatur A1,A2,A3

Al 660.32^◦C 632^◦C 632^◦C 634^◦C 632.67^◦C AlSi 577^◦C 561^◦C 565^◦C 561^◦C 562.33^◦C

Zn 419.6^◦C 432^◦C – – –

Pb 327.43^◦C – 326^◦C – –

Tabelle 2.1:Die Schmelz- bzw. Erstarrungstemperaturen verschiedener Metalle und die mit den Thermoelementen A1, A2 und A3 gemessenen Temperaturen.

• Zn: Auf einem der bedruckten Wafer mit Thermoelementen wurden f¨unf Zinkk¨orner mit einem Durchmesser von ungef¨ahr 7 mm platziert und aufgeschmolzen. Hierzu wurde ein anderes Rezept als zum Aufschmelzen des Aluminiums verwendet. Die Wafer hatten sich beim Erstarren des Eutektikums stark verbogen, einer war sogar zerbrochen. Ein erneutes Aufschmelzen des Aluminiums h¨atte eventuell zu weiteren Br¨uchen gef¨uhrt, weshalb der mit Zink best¨uckte Wafer nur bis zu einer Temperatur von 480^◦C erhitzt wurde. Der Schmelzpunkt von Zink liegt bei 419.6^◦C [Hol07]. Die Schmelzw¨arme von

Aluminium ist mit 396 kJ/kg sehr viel gr¨oßer als die von Zink mit 66.7 kJ/kg [Hol07].

Deshalb war zu erwarten, dass das Plateau, das durch den Entzug der latenten W¨arme beim Schmelzen des Zinks im Temperaturprofil des Wafers entsteht, weniger ausgepr¨agt als beim Aufschmelzen des Aluminiums sein sollte. Da die Leistungsrampe aber beim Aufschmelzen des Zinks weniger steil war, ist dieses Plateau viel deutlicher zu erkennen (s. Abb. 2.11). Das Zink schmilzt langsamer auf, weil weniger zus¨atzliche Energie pro Zeit eingebracht wird. Die am Schmelzpunkt gemessene Temperatur betr¨agt 432^◦C.

Diesmal liegt die gemessene also ¨uber der Schmelztemperatur. Vermutlich entsteht auch hier ein eutektisches System aus Silizium und Zink, wozu aber kein Erstarrungspunkt in der Literatur gefunden werden konnte. Vielleicht l¨asst sich das fl¨ussige Zink aber auch nur stark unterk¨uhlen, bevor es in die feste Phase ¨ubergeht. Am Ende des Experiments zerbrach der Thermoelementwafer A1.

Schmelzen Zn Erstarren Zn

Schmelzen Pb

Erstarren Pb

Abbildung 2.11: Temperaturprofil beim Aufschmelzen und Erstarren von Zink (links) und Blei (rechts) auf einem mit Aluminium bedruckten Wafer. Die Plateaus im Tempe-raturprofil sind markiert.

•Pb: Um einen weiteren Fixpunkt zur Verf¨ugung zu haben, wurde Blei mit einem Schmelz-punkt von 327.43^◦C und einer Schmelzenthalpie von 51.21 kJ/kg [Hol07] verwendet.

Es blieb nur noch das Thermoelement A2 ¨ubrig, um darauf das Blei aufzuschmelzen.

Aufgrund der sehr großen ¨Ahnlichkeit der Thermoelemente untereinander, die beim Aufschmelzen des Aluminiums und dem Erstarren des Al-Si-Eutektikums beobachtet wurde, ist dies aber nicht gravierend. Das gesamte Temperaturprofil ist in Abb. 2.11 dargestellt. Bei genauer Betrachtung zeigt das Thermoelement eine Temperatur von 326^◦C an.

Mit diesen vier Fixpunkten erh¨alt man einen linearen Zusammenhang zwischen der Abwei-chung der mit dem Thermoelement gemessenenen Temperatur und der tats¨achlichen realen Temperatur. Diese Abweichung ist in Abb. 2.12 dargestellt. Die Winkelhalbierende stellt eine

2.4. Temperaturschritte 53

AlSi Al

Zn

Pb

Abbildung 2.12: Abweichung der mit Ther-moelementen gemessenen Temperatur von der tats¨achlichen Temperatur nach Werten aus der Literatur [Hol07, Mur84], bestimmt aus den Schmelzpunkten verschiedener Me-talle und dem des Al-Si-Eutektikums. TC (thermocouple) steht f¨ur Thermoelement.

perfekte ¨Ubereinstimmung zwischen den beiden Gr¨oßen dar.

Ein Grund f¨ur die Abweichung von der Winkelhalbierenden k¨onnte das bereits in Abschnitt 2.4.1 angesprochene Ph¨anomen des W¨armeabtransports weg von der Messspitze des Thermo-elements sein. Allerdings w¨urde man aus diesem Fehler erwarten, dass das Thermoelement im gesamten Temperaturbereich zu geringe Temperaturen misst. Vermutlich wird die Spitze bei tieferen Temperaturen auf Grund der geringeren Str¨ome weniger gek¨uhlt und das Messer-gebnis n¨ahert sich der Realit¨at f¨ur kleinere Temperaturen immer mehr an. Jedoch lassen sich zu hohe gemessene Temperaturen damit nicht erkl¨aren.

Da die Abweichung ziemlich linear zu sein scheint, w¨are es denkbar, dass die Zuordnung durch die Software des RTP-Ofens nicht korrekt ist. F¨ur diese Zuordnung ist die Differenz zwischen den Thermospannungen in den beiden Dr¨ahten relevant. Diese Differenz kann tem-peraturabh¨angig ihr Vorzeichen wechseln, was erkl¨aren k¨onnte, warum das Thermoelement bei tieferen Temperaturen h¨ohere Temperaturen misst (die Werte liegen f¨ur tiefere Tempera-turen oberhalb der Winkelhalbierenden).

Die drei Thermoelemente erwiesen sich als sehr ¨ahnlich. Bei der Kontrolle der Tr¨agheit eines Thermoelements wurde jedoch ein weiterer Wafer mit Aluminium bedruckt und erneut ein Thermoelement mit Thermokleber aufgeklebt. Dieser Thermokleber wurde mit einer anderen Menge Wasser anger¨uhrt, was der Grund f¨ur die um ungef¨ahr 8^◦C abweichenden

Die drei Thermoelemente erwiesen sich als sehr ¨ahnlich. Bei der Kontrolle der Tr¨agheit eines Thermoelements wurde jedoch ein weiterer Wafer mit Aluminium bedruckt und erneut ein Thermoelement mit Thermokleber aufgeklebt. Dieser Thermokleber wurde mit einer anderen Menge Wasser anger¨uhrt, was der Grund f¨ur die um ungef¨ahr 8^◦C abweichenden

Im Dokument H-Passivierung von multikristallinem Silizium : Untersuchung der Bindungsenergien von Wasserstoff an Defekten (Seite 55-73)