SPM300半導體晶圓應力& 載流子濃度（dù）測試（shì）係統_北（běi）京（jīng）www.91（hàn）光儀器有限（xiàn）公司

產（chǎn）品概述

產品（pǐn）概（gài）述（shù）

在半導體製造過程中，諸如退（tuì）火、切（qiē）割、光（guāng）刻等工序會在材（cái）料中引入應力。這些應力可分為（wéi）張應力和壓應力，分（fèn）別對應拉伸和壓縮作用。適當的應力有助於提升器件性能，例如在矽晶體中引入張應變可提高（gāo）電（diàn）子遷移率，從（cóng）而增強器件速度。然而，過（guò）度或不均勻的應力可能導致材（cái）料缺陷、晶圓翹曲，甚至影響器件的可靠性和壽命。拉曼光譜作為一種非（fēi）破壞性檢測技術，能夠高靈敏度地檢測材（cái）料中的應力狀態（tài）。其原理基於光與材料內化學鍵的相互作用，通過分析散射光譜的變化，獲取（qǔ）材料的（de）應（yīng）力信息。

與其（qí）他檢測方法相比，拉曼光譜具（jù）有快速（sù）、無損、空（kōng）間分辨率（lǜ）高等優勢（shì），特（tè）別適（shì）用於半導體（tǐ）材料（liào）的應力（lì）檢測。

什麽是（shì）拉（lā）曼光（guāng）譜測試？

拉（lā）曼（màn）光譜是一種基於（yú）光（guāng）與物質相（xiàng）互作用的非破壞性分析技術，主要用於研究材料的分子振動、旋（xuán）轉和其他低頻模式。當單色（sè）激光照射到樣（yàng）品上時，大（dà）部分光子會發生彈性散射（瑞利散射（shè）），其頻率與入（rù）射光相同。然而，約有一百萬分之一的光子會與樣（yàng）品分子發生非彈性（xìng）散射，導致散射光的頻率發生變化，這種現象被稱為拉曼散射。

拉曼光譜通過檢測這（zhè）些頻率變化，提供關於樣品分子（zǐ）結構、化學鍵和分（fèn）子間相互作用的信息。在拉曼光譜中，每個峰對應特定（dìng）的分子振動模（mó）式，其位置和強度反映了（le）分子的特性（xìng）。由於不同物質的拉曼光譜（pǔ）具有獨特的特征，因此被稱為物質的“化學指（zhǐ）紋”，可用於快速識別和區分（fèn）不同材料。

此外，拉曼光譜在檢測材料應力和應（yīng）變方麵也（yě）具有獨特優勢。材料中的應力會導致晶格結構的變化，從而引起拉曼譜峰的位置和（hé）形狀發（fā）生變化。通過（guò）分析這些（xiē）變化（huà），可以非破壞性地評估材料的應（yīng）力狀態。

應力的來源與檢測（cè）方法

應力是指材料內部由於外力或溫度變化等因素引起（qǐ）的內力，通常以單位麵積上（shàng）的力來表（biǎo）示。根據作用方式，應力可分（fèn）為：

張應（yīng）力（lì）（拉（lā）應力）：使材料沿某（mǒu）方向伸長的應力。在（zài）半導體材料（liào）中，適當的張應力可提高（gāo）電子遷移率，增（zēng）強（qiáng）器件性能。

壓應（yīng）力：使材料沿某方向縮短的應力。在某些情況下，壓應力可能導致材料變形或性能下降。

在半導體製造過程中，如退火、切割、光刻等工序，都（dōu）會引入應力。適當的應力有助於提升器（qì）件性能，但過大的應力可（kě）能導致材料缺陷、晶圓翹（qiào）曲，影響器件的可靠性和（hé）壽命

檢測薄膜應力的常用方法包（bāo）括X射（shè）線衍（yǎn）射和拉曼光譜:

X射線衍射(XRD):通過測量（liàng）晶格常數的變（biàn）化來計算應力。該（gāi）方法（fǎ）精度高，但對（duì）樣品製備要求嚴格，測量範圍較小，難以實現在線檢測。

拉曼（màn）光譜（pǔ）:通過檢測拉曼（màn）譜（pǔ）峰的位（wèi）置變化來評估應力。該方法具有非接觸、無損、快速、空間分辨率高等優點，適用於在（zài）線監（jiān）測和微區分析。

在半導體材（cái）料應力檢測中的應用

拉曼光譜作為一種非破壞性（xìng）、高靈敏度的分析技術，廣泛應用於半導體材料的應力檢測。通過分析拉曼譜峰的位（wèi）置和形狀變化，可（kě）以評估材料內部的應力狀態。

單晶矽和多（duō）晶（jīng）矽的應（yīng）力檢測

單晶矽和多晶矽在拉曼光譜中的特征峰位於約520CM ¹處，對應於矽的晶格振動模式。

當材料內部存（cún）在應力時，晶格常數發生變化，導致拉曼譜峰發生位移：張應力（拉應力）：使晶（jīng）格（gé）常數增大，拉曼譜峰向低波數方向移動。

壓應力：使晶格常數減小，拉曼譜峰向高波數方向（xiàng）移動。

通過測量拉曼譜峰的位移量，可以定量評估材料中的（de）應力大小（xiǎo）。例如，在多（duō）晶矽薄膜中，拉曼譜峰的頻移與殘餘應力之間存在線性關係，可用於計（jì）算（suàn）應（yīng）力（lì）值（zhí）。

拉曼光譜與應變矽（guī）材料

應變矽(STRAINED SILICON)技（jì）術通過在矽材料中引（yǐn）入應變來提高載流子遷移率（lǜ），從而提升（shēng）器件性（xìng）能。常見的方（fāng）法包括:

引入張應變：在矽中（zhōng）引入拉伸應力，增大電子遷移率。

引入壓應變：在矽中引入壓縮應力，增大空穴遷移率。

拉曼（màn）光譜可用於表征應變矽材料的應力狀態。應變的存在會導致拉曼譜峰發生位移，且位移方向和幅（fú）度與應（yīng）變類型和大小相關。通過分析拉曼譜峰的變（biàn）化，可以評估應（yīng）變矽材料中的應力分布和應變程度，為器件設計和工藝優化提供參考。

在多種半導體檢測中的（de）拓展應用

拉（lā）曼光譜作為一種非破壞（huài）性（xìng）、高（gāo）靈敏度的分析技（jì）術，已（yǐ）在半導體領（lǐng）域得到廣泛應用，除應力（lì）檢測外，還包括以下方麵:

純度檢測:拉曼光譜可用於評估半導體材料的純度，檢測雜質和汙（wū）染物的存在，從而確保材料質量。

合金成分分（fèn）析:在1-V族半導體（tǐ）合金中，拉曼光（guāng）譜可用於確定組（zǔ）分比例，分析材料的化學組成。

結晶（jīng）度（dù）評估:通過分析拉曼譜峰的形狀（zhuàng）和寬度，可以評估材料的結晶（jīng）度，判斷其晶體質量。

缺陷檢測:拉曼光譜對（duì）晶格缺（quē）陷敏（mǐn）感，可用於檢測材料中的缺陷和位錯，評估（gū）其對器（qì）件性能（néng）的影響。

產（chǎn）品（pǐn）特性和核心技術：

· 激光自動聚焦

· 自主研製的激光輔助離焦量傳感（gǎn）器:

可在紫外（wài）激發（fā）光照射樣品並采集熒光信號的同時工作，實現自動聚焦和表麵跟蹤。

· 紫外暗場（chǎng）照明（míng）。

· 標配波長275nm紫（zǐ）外激（jī）發光，可按（àn）用戶要求定製其它波長發光

· 可同位采集明場顯微像、可見光波段暗場熒光像、紅外波段暗場熒光像，分析樣品中位錯、層錯等品格缺陷的分布。

· 全自動操作。

· 自動化的控製軟件和數據處理軟件，全軟件操（cāo）作。

· 相關國家標準:

《中（zhōng）華人民共和國國家標（biāo）準（zhǔn）GB T43493.3-2023 半導體器件（jiàn）功率（lǜ）器件用碳化矽同（tóng）質外延片缺陷的無損檢測識別判據第3部分:缺陷的光致發（fā）光檢測方（fāng）法》(2023年12月28日發布，2024年7月1日實施)

性能（néng）參（cān）數：

拉曼激發和（hé）收集模塊	激發波長	532 nm
	激光功率	50 mW
	自（zì）動對焦	在全掃描範圍自動聚焦和實時表麵跟蹤。對焦（jiāo）精度<0.2 um。
	顯微鏡	用於樣（yàng）品定位和成像100×，半複消色差（chà）物鏡空間分辨率 < 2 μm
	拉曼頻移範圍	80 ~ 9000 cm-1
樣品移動和掃描平台	平移台	掃描範圍大於300 × 300 mm²。 *小分辨率1 μm。
樣品移動和掃描平台	樣品台	8吋吸氣台（12吋可定製）可兼容2、4、6、8吋晶圓片
光譜儀和探測器	光（guāng）譜儀	焦長320 mm單色（sè）儀，接麵陣探測器（qì）。分辨率 < 2.0 cm-¹。
軟件	控製軟件	可選擇區域或指定點位自動進行逐點光譜采集
軟件	Mapping數據分析軟（ruǎn）件	可（kě）對光譜峰位（wèi）、峰（fēng）高（gāo）和半（bàn）高寬（kuān）等進行擬合。可自動擬合並計算應力（lì）、晶化率（lǜ）、1載流子濃度等信息，樣品數據庫可（kě）定製。主成（chéng）分分析（xī）（PCA）和k-均值聚類處理模塊。將擬（nǐ）合（hé）結果以二維圖像（xiàng）方式（shì）顯示。