调查书面结构在晶体硅使用激光光刻技术

硅(Si)广泛用于生产集成电路和太阳能电池。虽然许多使用不同技术的最新发展,光刻技术是传统的技术来制造半导体器件的结构。实现高质量的设备可能通过减少压力和应激工件的设备。其他结构层的生长,与不同的晶格常数,彼此需要的晶格匹配的应变。

拉曼测量可以有效地分析晶体材料的应变状态,从而提供一个有效的和非破坏性的方式发展中最合适的生产流程。亚博网站下载本文讨论了晶体的结构分析如果写的使用alpha300 RA共焦激光光刻Raman-AFM集成AFM,共焦拉曼成像和共焦PL成像在一个乐器。

实验的程序

alpha300 RA共焦Raman-AFM,压电扫描阶段被用来实现样品的XY定位扫描和光刻技术和步进电机采用集中控制(10 nm单步)。使用这种创新的系统,所有的实验都可以进行如下:

光刻技术

alpha300 RA的脉冲波长532纳米的激光以共焦Raman-AFM是申请激光划片会同达芬奇光刻方案。光刻技术包的脚本功能促进不仅将样本任意在XY显微镜向上运动时没有激光划片优先。

共焦拉曼成像

额外的频率加倍Nd: YAG波长532纳米的激光共焦拉曼成像的应用产生了20 mw光功率。使用100 x 0.9 NA客观促进了激光聚焦于衍射极限点直径355纳米。信号利用收购核心直径25µm光学多模光纤,担任一个针孔来获取最佳的深度分辨率。

uht 300光谱仪与黑色背景CCD相机和一个1800 g /毫米光栅用于检测使用一个收购时间12.2 ms /频谱。两个扫描进行了激光转录面积:在XY平面扫描区域(50 x50µm²200 x200型点)和深度扫描在XZ平面(20 x5µm²有200×50分)。

共焦PL成像

共焦PL成像进行相同的激光用于拉曼成像,但特别挑选的50 x NA 0.8的目标,促进最佳吞吐量PL信号(Si)的1000 - 1250 nm范围和最小色差PL峰和激发波长(532海里)。信号是由一个直径100µm芯多模光纤收集和交付SpectraPro 2300我镜子由150 g / m光栅光谱仪和InGaAs CCD摄像头1024像素宽。50 x50µm的扫描²100 x100分和0.210 s /光谱的积分时间。

原子力显微镜

AFM测量是在交流模式中利用一个力调制悬臂(Nanoworld) 87 khz的共振频率。首先概述面积50 x50µm扫描完成²512 x512点和第二扫描面积14 x14µm²与256 x256点。

实验结果

在这个激光功率,花了大约2分钟写使用光刻过程的结构。这之后,白光图像如图可以观察到。图像存储与WITec利用集成摄像头控制软件。随后平面共焦拉曼扫描图像,图2可以提取一个一阶积分强度的Si乐队520点附近rel.1 /厘米。

图1所示。光刻的白光图像结构如果写的。

图2 b显示了沿着蓝色的截面强度剖面显示在图2。的横截面显示了应用强度的680海里。相同的结构则衍射极限分辨率的扫描。检测结构隐约超过衍射极限。这可能是由于样品的高度差异,光明和黑暗区域,如图2所示。图2中的绿线代表的深度扫描。

图2。共焦拉曼强度的图像一阶Si线(一个)和强度剖面沿截面标记为蓝色(b)。

图3展示了集成一阶Si峰值强度,显示强度的起源是大致相同的高度,只有很少的信号是来自激光的位置转录结构。亮区域附近的结构符合结果如图2所示,在高强度结构附近的决定。图3 b则勾勒出强度轮廓提取的蓝绿色。这个概要文件的清晰度是由于高深度分辨率可能alpha300 RA共焦Raman-AFM和激光的穿透深度Si有限。

图3。共焦拉曼强度的图像一阶Si线沿深度扫描(一)和强度剖面沿横截面以绿松石[b]。

刨床的收集的数据和深度扫描研究了峰值变化的一阶Si峰值分析的应变状态如果在这个结构,使用先进的安装选项WITec工程+软件。光谱是安装使用Lorenzian曲线。

山峰的确切位置可以从结果中提取并绘制平面扫描在图4和图4中的深度扫描c。图展示了两个代表,平均谱与相关安装Lorenzian曲线。转向低波数的边缘扫描结构是显而易见的,表示压应力在晶体结构在这些位置。

图4。共焦拉曼的图像一阶Si的位置线的平面扫描(一)和深度扫描[c]。两个代表光谱显示的转变(b)所示。

图5描述了集成Si PL强度信号,图5 b显示了PL光谱本身。如图2,观察附近的信号强度更强的结构。信号峰值的变化分析,但没有发现明显的变化。

图5。共焦PL PL强度信号的图像Si的平面扫描(一)和一个代表PL光谱来源于结构的中心[b]。

图6展示了一个AFM扫描和概述图6 b显示了放大扫描聚焦的一个箭头。更高的地形可以观察到整个结构在AFM图像和点的结构的存在以及书面结构在图6 b显而易见。AFM图像揭示了重要的结构性变化发生在激光的Si抄录。

图6。AFM扫描结构。概述(一)和放大扫描到一个结构[b]。

大大降低了Si信号,接近520 rel.1会同AFM图像/厘米,表明硅的晶体结构的破坏。在这种情况下,沿着结构可以观察到非晶硅的痕迹。为了证实这一点,距离的平均频谱结构和凹槽内的平均光谱从平面计算拉曼数据集和显示在图7。这个地区的宽峰表明材料通过激光划片是晶硅。

图7。拉曼光谱以及外凹槽内的结构(红色)和(蓝色)

结论

结果清楚地演示的能力alpha300 RA共焦Raman-AFM执行激光划片,共焦拉曼成像,AFM成像和共焦PL成像在晶体硅样品。所有分析都是由相同的电子产品(alphaControl)和软件(WITecControl)。书面结构很容易观测到的测量技术。

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