2022/08/02 09:14
阅读:250
分享:方案摘要:
产品配置单:
日本Lasertec 共聚焦显微镜HYBRID L7
型号: HYBRID L7
产地: 日本
品牌: Lasertec
面议
参考报价
联系电话
方案详情:
概要
化合物半导体材料的特点:难加工 研磨加工后仍残留划伤等缺陷。
本文介绍 划伤的 检查 及 3D形状量测 的方法。
绪论
SiC、GaN等化合物半导体材料,物理化学特性稳定,与传统的Si半导体材料相比,其晶圆更难加工,加工造成的损伤也难以去除。
衬底表面残留的损伤 与外延层同时生长,造成外延缺陷 影响产品特性
因此,晶圆衬底表面的划伤管理是重要的一步。
两种需求:“检查”与“形状测量”
对“检查“与”测量“两种需求,
检查需要全面、快速;
测量需要高分辨率。
通常,分别需要低倍与高倍镜头来完成。归纳如下表:
高倍物镜 | 低倍物镜 | |
分辨率 | 高 | 低 |
视野 | 窄 | 宽 |
用途 | 3D形状测量 | 全面检查 |
基于以上理由,用户一般会配备两台设备,分别用于全面缺陷检查与3D形状测量。
不过,缺陷的坐标定位是一个难题。尽管检查设备的数据结果中通常包含缺陷的坐标,但由于样品放置难免有微小偏差,且不同镜头/设备观察同一缺陷时视觉效果差异大,难以辨认,实际上,样品从一台设备换到另一台设备上,想要找到特定的缺陷是很困难的。
OPTELICS HYBRID显微镜可切换从低倍到高倍的多个镜头,并且,在一般共聚焦显微镜的3D形状测量基础上,增加了全面缺陷检查,以及干涉测量等晶圆划伤评价必须的功能。
“检查“与”形状测量“,在一台设备上完成。
检测原理:“共聚焦”+“微分干涉” 光学系
1
SiC、GaN等功率器件用化合物半导体晶圆,相对于可见光是透明或半透明的。是否透明却决于材料的固有属性:带宽。通过下面公式可以计算出材料的吸收波长。大于此吸收波长的光(即能量较小的光)不被吸收从而可以穿透晶圆。
使用一般的光学显微镜(明场光学系)观察晶圆时,与肉眼观察效果类似,即使想聚焦在晶圆上表面,由于光的透过,背面的状态(包括异物、缺陷等)也同时被观察到。
对于Si晶圆,无需考虑以上影响,但对于高带宽的化合物半导体,则须考虑,如何排除背面影响仅对表面清晰观察。
在此,用可见光进行晶圆表面检查,同时课排除背面影响的光学系,可采用共聚焦光学系。
共聚焦光学系的原理如图所示。点光源发出的光,通过镜片后到达样品表面聚焦,其反射光再次通过镜片,之后通过小孔遮光板到达接收器。反射光能够进入遮光板小孔的条件是,光在小孔处刚好聚焦。由于在样品和小孔遮光板两次聚焦,因此称为“共聚焦光学系”。
基于以上原理,共聚焦光学系的特征是:只有聚焦平面上的光被接收到;非聚焦位置的光均被遮光板遮蔽,不被检出。也就是说,对于透明晶圆样品,聚焦在样品表面时,样品背面的反射光会被遮蔽,得到仅包含样品表面信息的清晰图像。
2
CMP是晶圆研磨加工的最后一道工序,将物理研磨与化学腐蚀相配合,与前工序中产生的研磨缺陷相比,CMP的划伤与缺陷的倾斜角度很小,即“形状扁平“。对于这类缺陷,通常的光学系检出很困难。这里我们采用微分干涉光学系。
微分干涉的原理在会其他资料中详细说明。这里直接上图,对比一般光学系和微分干涉光学系的观察效果差异:
使用上述 共聚焦与微分干涉相结合的光学系,对2寸GaN晶圆进行全面检查,得到缺陷Map图如下:
3D形状测量
全面检查得到的图像是2D像,虽然视觉上带有凹凸和立体感,但不能用于实际的划痕深度测量。
需要进行共聚焦扫描得到3D图像。切换至高倍镜(100x,NA值0.9),使用激光光源(405nm)得到以下测量结果(a为高度图,b为红线位置的断面图):划伤的宽度为0.62um,深度为25nm。
这里我们需要考虑数据的可靠性。物镜的NA值与其光学分辨率有如下关系:
将波长与NA值代入可得,XY方向的分辨率约0.19um。
另外,Z方向分辨率,结合实验数据,认为约为0.1um。远大于测量结果的25nm。后者的可靠性存疑。
为此我们切换至相差干涉模式对缺陷进行测量。物镜为20x,NA=0.4,使用氙灯光源,通过滤光片得到波长546nm附近的窄频光。得到结果如下:
划伤的宽0.76um,深1.6nm。
与共聚焦模式测得的结果对比,宽度结果接近;深度结果为1/10以下。
相差干涉的Z方向分辨率,与镜头NA值无关,通常认为约0.1nm。1.6nm的结果认为是可信的。
总结
本文介绍了,利用Lasertec显微镜,一台仪器实现透明晶圆的全面自动缺陷检查、以及3D形貌测量。
衷心感谢(日本)长冈科学技术大学,会田英雄 教授提供的实验数据。
下载本篇解决方案:
更多
宝德仪器助力新版《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022)
2022年3月15日,国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)批准了新版《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022),该标准将于2023年4月1日起正式施行,全部代替现行的GB5749-2006。在新版国家标准中水质指标由原来的106项调整为97项,包括常规指标43项和扩展指标54项;水质参考指标由原来的28项调整为55项。北京宝德仪器有限公司现有产品可帮助用户解决14项常规指标、4项扩展指标和4项水质参考指标的测定。
环保
2022/03/30
赛默飞分子光谱技术在电子行业分析解决方案
组成电子产品的各种材料,如芯片,屏幕,电路板等电子器件,都需要严格的测试,从而保证电子产品的安全和性能。随着产品的不断进步,消费者的要求不断提升,电子产品的检测需求也随之越来越高,检测项目越来越多。 赛默飞分子光谱产品在电子行业有丰富的应用方案,多年来我们和客户一起应对各种高要求的测试需求,并期待和更多的朋友一起努力,助力我国电子行业持续快速发展。
电子/电气
2022/09/27
应用方案 | 原子荧光光谱仪测定蚯蚓中砷含量
砷(As)在自然中广泛存在,砷的长期摄入具有一定的健康风险,其毒性作用主要包括生殖发育毒性、神经毒性、免疫毒性,还可诱发人类发生多种癌症,食品中砷的存在及其对人体健康的风险评估仍是今后需要进一步关注和研究的方向。
农/林/牧/渔
2023/02/24