本期要点
●为确保高性能和可靠性,半导体对电气和力学均匀性要求很高。
●使用拉曼显微镜可以识别硅等半导体中的缺陷。
●拉曼成像的峰位和峰宽可用于分析晶片缺陷周围的应变和纳米晶硅。
引 言
半导体对于现代电子工业来说至关重要。在制造半导体器件时,必须严格把控半导体组成材料中的缺陷量。半导体中存在的缺陷会影响设备的产量、性能和可靠性1。
材料与方法
所有的测试将在RM5上进行,测试采用532nm的激光器和2400gr/mm的衍射光栅。半导体硅片购自PI-KEM。其中一个半导体硅片因为材料上的压痕而产生缺陷。利用SurfMAP®对缺陷进行成像,以确保样品在整个测试过程中保持聚焦。Ramacle®将会绘制峰位和峰宽图。
硅的拉曼光谱
晶体硅是电子设备中最常用的半导体材料。如图1所示,在使用拉曼光谱进行探测时,它会产生特征光谱3。光谱中的主要特征峰是位于521cm-1处的尖锐峰值,它对材料的结构和光电性质变化极为敏感。
图1 硅的拉曼光谱,插入声子模式示意图
硅片缺陷的拉曼成像
应变在固体材料中很常见,它被定义为应力(即施加在材料上的作用力)引起的原子位置和原子间距离的变化。为了研究应变对硅的光学性质的影响,在硅片上制造了一个由应力诱发的缺陷,可在宽场光学成像中观察到(图2a)。
图2 半导体硅片上的缺陷及周围区域的拉曼成像
结论
拉曼显微镜是一种高效且高灵敏的技术,可用于监测硅半导体的光电特性。硅片缺陷的拉曼成像揭示了材料内部存在应变和不同的结晶状态。
参考文献
1. S. Mahajan et al., Defects in semiconductors and their effects on devices, Acta Mater., 2000, 48, 137-149.
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