晶圓應力檢測是半導制造過(guò)程中極為重要的***環(huán)，但并不是晶圓形變越大應力就越大。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，提供更全面的應力檢測信息。

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

這個(gè)在硅半導體中大抵是沒(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的變化——也就是晶格共價(jià)鍵的拉伸、壓縮和扭轉引起，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等寬禁帶半導體身上情況就不同了——有大量的位錯、層錯等晶格缺陷存在。自從1931年Berg第***個(gè)從拍攝的X-射線(xiàn)單晶形貌像中發(fā)現塑性形變以來(lái)，位錯等晶格缺陷被認為是塑性形變的主要來(lái)源之***。這種情況下，通過(guò)測量晶圓幾何形變進(jìn)而通過(guò)斯托尼方程計算出應力的方法就值得商榷了。而下面就是***個(gè)翹曲度變化和應力變化趨勢相反的例子。

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

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777 cm-1附近的特征峰進(jìn)行擬合，通過(guò)峰位的移動(dòng)計算應力的大小，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，雖然有翹曲但應力分布在整個(gè)表面是均勻的；而當打開(kāi)真空吸氣將樣品吸牢時(shí)，雖然翹曲降低、樣品被吸平了，但是中央部分出現了明顯應力集中的區域。從原理上，這種方法測應力，直接反映的就是晶格共價(jià)鍵的形變對聲子譜造成的影響，從而與位錯等缺陷引起的塑性形變沒(méi)有直接的關(guān)系。當然，對這么大且有翹曲的樣品進(jìn)行拉曼光譜掃描成像的測試，沒(méi)有帶激光自動(dòng)聚焦跟蹤表面功能的自動(dòng)化掃描系統的支持是不可能的，而這也正是我司面向半導體工業(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。

▲半導體晶圓拉曼光譜測試系統

目前北京儀器有限公司與本文作者劉爭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，決定在半導體設備領(lǐng)域開(kāi)展深入合作。合作旨在為廣大***內外用戶(hù)提供在微米到納米尺度的顯微光學(xué)和光譜學(xué)量測儀器，服務(wù)于半導體材料和器件的自動(dòng)化檢測需求。誠摯地歡迎產(chǎn)品垂詢(xún)，共同探索半導體材料檢測技術(shù)的未來(lái)可能。