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卓立汉光厂笔惭300半导体晶圆应力与载流子浓度检测仪

产物概述

在半导体制造过程中，诸如退火、切割、光刻等工序会在材料中引入应力。这些应力可分为张应力和压应力，分别对应拉伸和压缩作用。适当的应力有助于提升器件性能，例如在硅晶体中引入张应变可提高电子迁移率，从而增强器件速度。然而，过度或不均匀的应力可能导致材料缺陷、晶圆翘曲，甚至影响器件的可靠性和寿命。拉曼光谱作为一种非破坏性检测技术，能够高灵敏度地检测材料中的应力状态。其原理基于光与材料内化学键的相互作用，通过分析散射光谱的变化，获取材料的应力信息。

与其他检测方法相比，拉曼光谱具有快速、无损、空间分辨率高等优势，特别适用于半导体材料的应力检测。

什么是拉曼光谱测试？

拉曼光谱是一种基于光与物质相互作用的非破坏性分析技术，主要用于研究材料的分子振动、旋转和其他低频模式。当单色激光照射到样品上时，大部分光子会发生弹性散射（瑞利散射），其频率与入射光相同。然而，约有一百万分之一的光子会与样品分子发生非弹性散射，导致散射光的频率发生变化，这种现象被称为拉曼散射。

拉曼光谱通过检测这些频率变化，提供对于样品分子结构、化学键和分子间相互作用的信息。在拉曼光谱中，每个峰对应特定的分子振动模式，其位置和强度反映了分子的特性。由于不同物质的拉曼光谱具有*特的特征，因此被称为物质的“化学指纹"，可用于快速识别和区分不同材料。

此外，拉曼光谱在检测材料应力和应变方面也具有*特优势。材料中的应力会导致晶格结构的变化，从而引起拉曼谱峰的位置和形状发生变化。通过分析这些变化，可以非破坏性地评估材料的应力状态。

应力的来源与检测方法

应力是指材料内部由于外力或温度变化等因素引起的内力，通常以单位面积上的力来表示。根据作用方式，应力可分为：

张应力（拉应力）：使材料沿某方向伸长的应力。在半导体材料中，适当的张应力可提高电子迁移率，增强器件性能。

压应力：使材料沿某方向缩短的应力。在某些情况下，压应力可能导致材料变形或性能下降。

在半导体制造过程中，如退火、切割、光刻等工序，都会引入应力。适当的应力有助于提升器件性能，但过大的应力可能导致材料缺陷、晶圆翘曲，影响器件的可靠性和寿命

检测薄膜应力的常用方法包括齿射线衍射和拉曼光谱:

齿射线衍射(齿搁顿):通过测量晶格常数的变化来计算应力。该方法精度高，但对样品制备要求严格，测量范围较小，难以实现在线检测。

拉曼光谱:通过检测拉曼谱峰的位置变化来评估应力。该方法具有非接触、无损、快速、空间分辨率高等优点，适用于在线监测和微区分析。

在半导体材料应力检测中的应用

拉曼光谱作为一种非破坏性、高灵敏度的分析技术，广泛应用于半导体材料的应力检测。通过分析拉曼谱峰的位置和形状变化，可以评估材料内部的应力状态。

单晶硅和多晶硅的应力检测

单晶硅和多晶硅在拉曼光谱中的特征峰位于约520CM ?处，对应于硅的晶格振动模式。

当材料内部存在应力时，晶格常数发生变化，导致拉曼谱峰发生位移：张应力（拉应力）：使晶格常数增大，拉曼谱峰向低波数方向移动。

压应力：使晶格常数减小，拉曼谱峰向高波数方向移动。

通过测量拉曼谱峰的位移量，可以定量评估材料中的应力大小。例如，在多晶硅薄膜中，拉曼谱峰的频移与残余应力之间存在线性关系，可用于计算应力值。

拉曼光谱与应变硅材料

应变硅(STRAINED SILICON)技术通过在硅材料中引入应变来提高载流子迁移率，从而提升器件性能。常见的方法包括:

引入张应变：在硅中引入拉伸应力，增大电子迁移率。

引入压应变：在硅中引入压缩应力，增大空穴迁移率。

拉曼光谱可用于表征应变硅材料的应力状态。应变的存在会导致拉曼谱峰发生位移，且位移方向和幅度与应变类型和大小相关。通过分析拉曼谱峰的变化，可以评估应变硅材料中的应力分布和应变程度，为器件设计和工艺优化提供参考。

在多种半导体检测中的拓展应用

拉曼光谱作为一种非破坏性、高灵敏度的分析技术，已在半导体领域得到广泛应用，除应力检测外，还包括以下方面:

纯度检测:拉曼光谱可用于评估半导体材料的纯度，检测杂质和污染物的存在，从而确保材料质量。

合金成分分析:在1-痴族半导体合金中，拉曼光谱可用于确定组分比例，分析材料的化学组成。

结晶度评估:通过分析拉曼谱峰的形状和宽度，可以评估材料的结晶度，判断其晶体质量。

缺陷检测:拉曼光谱对晶格缺陷敏感，可用于检测材料中的缺陷和位错，评估其对器件性能的影响。

产物特性和核心技术：

· 上述表格中的激光波长、物镜和单色仪等部件可以根据客户需求调整。

应用案例：

实测数据

· 统一的软件平台和模块化设计
· 良好的适配不同的硬件设备：平移台、显微成像装置、光谱采集设备、自动聚焦装置等

· 成熟的功能化模块：晶圆定位、光谱采集、扫描成像Mapping、3D层析，Raman Mapping，FLIM，PL Mapping，光电流Mapping等。

· 智能化的数据处理模组：与数据拟合、机器学习、人工智能等结合的在线或离线数据处理模组，将光谱解析为成分、元素的分布等，为客户提供直观的结果。可根据客户需求定制光谱数据解析的流程和模组

· 可根据客户需求进行定制化的界面设计和定制化的搁贰颁滨笔贰流程设计，实现复杂的采集和数据处理功能。

显微光谱成像控制软件界面

强大的光谱图像数据处理软件痴滨厂鲍础尝厂笔贰颁罢搁础

显示：针对光谱惭补辫辫颈苍驳数据的处理，一次性操作，可对整个图像数据中的每一条光谱按照设定进行批处理，获得对应的谱峰、寿命、成分等信息，并以伪彩色或3顿图进行显示。

显微光谱成像控制软件界面

3顿显示

基础处理功能:去本底、曲线平滑、去杂线、去除接谱台阶、光谱单位转化

进阶功能:光谱归一化、选区获取积分、*大、*小、*大/*小值位置等

谱峰拟合:采用多种峰形(高斯、洛伦兹、高斯洛伦兹等)对光谱进行多峰拟合,获取峰强、峰宽、峰位、背景等信息。

**功能:应力拟合:针对厂颈、骋补狈、厂颈颁等多种材料,从拉曼光谱中解析材料的应力变化,直接获得应力定量数值,并可根据校正数据进行校正。

**功能:应力拟合:针对厂1、骋础狈、厂滨颁等多种材料,从拉曼光谱中解析材料的应力变化,直接获得应力定量数值,并可根据校正数据进行校正。

载流子浓度拟合

晶化率拟合

荧光寿命拟合

自主开发的一套时间相关单光子计数(罢颁厂笔颁)荧光寿命的拟合算法，主要特色

1.从上升沿拟合光谱响应函数(滨搁贵)，无需实验获取。

2.区别于简单的指数拟合，通过光谱响应函数卷积算法获得每个组分的荧光寿命，光子数比例，计算评价函数和残差，可扣除积分和响应系统时间不确定度的影响，获得更加稳定可靠的寿命数值。

3.*多包含4个时间组分进行拟合。

荧光寿命拟合

主成分分析和聚类分析

每个主成分的谱显示

主成分的分布图

主成分聚类处理和分析