晶圓應(yīng)力檢測(cè)是半導(dǎo)制造過(guò)程中極為重要的***環(huán)，但并不是晶圓形變?cè)酱髴?yīng)力就越大。R1系列晶圓***共焦拉曼光譜儀可以自動(dòng)聚焦跟蹤晶圓表面且進(jìn)行自動(dòng)化掃描，適用于大尺寸且有翹曲度的樣品，提供更全面的應(yīng)力檢測(cè)信息。

晶圓應(yīng)力檢測(cè)是半導(dǎo)制造過(guò)程中極為重要的***環(huán)。傳統(tǒng)上晶圓的內(nèi)應(yīng)力大多都不是直接測(cè)量的，而是通過(guò)曲率法間接進(jìn)行測(cè)量的，也就是用各種辦法測(cè)量出晶圓的形變程度（例如翹曲度），再通過(guò)幾何形變與應(yīng)力之間***的斯托尼方程（Stoney’s Equation）計(jì)算出晶圓的應(yīng)力。那么問(wèn)題就來(lái)了：晶圓是形變?cè)酱髴?yīng)力就***定越大么？

這個(gè)在硅半導(dǎo)體中大抵是沒(méi)有問(wèn)題的。硅工業(yè)發(fā)展到***，晶圓的質(zhì)量已得到了很好的控制，缺陷密度極低。晶圓的形變主要由晶格常數(shù)的變化——也就是晶格共價(jià)鍵的拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)引起，這種情況符合基于彈性形變理論的斯托尼方程所描述的狀況。

而在SiC等寬禁帶半導(dǎo)體身上情況就不同了——有大量的位錯(cuò)、層錯(cuò)等晶格缺陷存在。自從1931年Berg第***個(gè)從拍攝的X-射線單晶形貌像中發(fā)現(xiàn)塑性形變以來(lái)，位錯(cuò)等晶格缺陷被認(rèn)為是塑性形變的主要來(lái)源之***。這種情況下，通過(guò)測(cè)量晶圓幾何形變進(jìn)而通過(guò)斯托尼方程計(jì)算出應(yīng)力的方法就值得商榷了。而下面就是***個(gè)翹曲度變化和應(yīng)力變化趨勢(shì)相反的例子。

圖 1 用拉曼光譜法測(cè)量半片6吋SiC應(yīng)力分布。（a）未打開(kāi)真空吸氣，樣品自然放置在樣品盤上，有翹曲但應(yīng)力分布均勻；（b）打開(kāi)真空吸氣將樣品吸牢在樣品盤上，樣品中間部位明顯出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域（偽彩色為紅色的區(qū)域）。

如圖1 所示，采用共焦方法在樣品表面逐點(diǎn)采集SiC拉曼光譜，并對(duì)777 cm-1附近的特征峰進(jìn)行擬合，通過(guò)峰位的移動(dòng)計(jì)算應(yīng)力的大小，進(jìn)而得出在整個(gè)樣品上的分布。我們可以看到未開(kāi)吸氣、樣品自然放置的時(shí)候，雖然有翹曲但應(yīng)力分布在整個(gè)表面是均勻的；而當(dāng)打開(kāi)真空吸氣將樣品吸牢時(shí)，雖然翹曲降低、樣品被吸平了，但是中央部分出現(xiàn)了明顯應(yīng)力集中的區(qū)域。從原理上，這種方法測(cè)應(yīng)力，直接反映的就是晶格共價(jià)鍵的形變對(duì)聲子譜造成的影響，從而與位錯(cuò)等缺陷引起的塑性形變沒(méi)有直接的關(guān)系。當(dāng)然，對(duì)這么大且有翹曲的樣品進(jìn)行拉曼光譜掃描成像的測(cè)試，沒(méi)有帶激光自動(dòng)聚焦跟蹤表面功能的自動(dòng)化掃描系統(tǒng)的支持是不可能的，而這也正是我司面向半導(dǎo)體工業(yè)的R1系列晶圓***共焦拉曼光譜儀的主要特色之***，詳情可點(diǎn)擊下圖了解。

▲半導(dǎo)體晶圓拉曼光譜測(cè)試系統(tǒng)

目前北京儀器有限公司與本文作者劉爭(zhēng)暉博士所在蘇州惟光探真科技有限公司基于共同的理念和目標(biāo)，決定在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域開(kāi)展深入合作。合作旨在為廣大***內(nèi)外用戶提供在微米到納米尺度的顯微光學(xué)和光譜學(xué)量測(cè)儀器，服務(wù)于半導(dǎo)體材料和器件的自動(dòng)化檢測(cè)需求。誠(chéng)摯地歡迎產(chǎn)品垂詢，共同探索半導(dǎo)體材料檢測(cè)技術(shù)的未來(lái)可能。