研究人员美国国家标准与技术研究所已经证明了他们在10纳米大小的半导体器件区域内测量相对较低水平的应力或应变的能力。他们最近的研究结果不仅将影响下一代集成电路的设计，而且还将平息长期存在的两种半导体应力测量方法之间的结果分歧。
由20微米长的楔形压痕引起的硅晶体应力的共焦拉曼显微镜图像。这幅图像显示的不是硅，而是晶体中应力的大小，楔形周围的压应力从基线上升。吸血鬼红色的“尖牙”显示了与压痕末端开裂相关的拉伸应力。信贷:Stranick, NIST的
半导体和其他器件中的机械应力和应变是由晶格中的原子被压缩或拉伸而引起的，这是一种复杂的现象，但并不总是有害的。发光二极管和激光器底层结构的应力会改变输出颜色，降低器件的寿命。微电子机械系统中的应力会导致断裂和屈曲，从而缩短其寿命。另一方面，在最先进的微电路中故意增加了压力，因为适当地施加压力可以在不改变设计的情况下提高晶体管的速度。NIST研究物理学家Robert Cook说:“应力工程技术使半导体行业提高了器件的性能，远远超出了现有材料的预期，从而避免了与更换材料相关的重大工程问题和费用。”亚博网站下载
然而，如果要由设备设计者控制，好的和坏的压力都需要测量。由于微电路的元件尺寸变得越来越小，这就变得越来越困难，特别是由于两种不同的、被广泛使用的应力测量方法得到了不同的结果。一是电子反散射衍射(EBSD)，通过观察从晶面散射回来的电子的模式来推断潜在的应力。另一种是共焦拉曼显微镜(CRM)，测量晶体中与原子键相互作用的光子频率的微小变化，这种变化取决于键上的压力大小。NIST团队在一系列比较测量中使用了定制的、高灵敏度的两种仪器版本来解决差异。
他们发现，关键问题在于这两种技术的渗透深度。库克解释说，电子束只能对材料的前20或30纳米进行取样，而CRM中使用的激光产生的光子可以穿透到一微米或更深处。NIST的研究人员发现,通过改变光子的波长拉曼和定位的焦点显微镜可以选择功能的深度测量拉曼技术和CRM时调整上层的水晶,结果与EBSD测量基本一致。
NIST的仪器还展示了将这两种技术结合在一起进行可靠的纳米尺度硅应力测量的潜力，这使设备开发人员能够优化材料和工艺。亚博网站下载EBSD虽然受到近表面应力的限制，但可以进行分辨率小至10纳米的测量。CRM的分辨率大约是粗糙的10倍，但它可以返回压力的深度剖面。
* M.D. Vaudin, Y.B. Gerbig, S.J. Stranick和R.F. Cook。用电子背散射衍射和共焦拉曼显微镜测量应变和应力的纳米尺度比较。应用物理通讯93,193116。（2008）