alpha300 Semiconductor Edition

晶圆质量监控对半导体行业至关重要。晶圆大面积拉曼成像对全面检测其局域应力与掺杂的均匀性非常重要。

在本应用案例中，利用532 nm激光测量了整个6英寸(15 cm)碳化硅(SiC)晶圆的拉曼成像。结果表明，整个碳化硅的掺杂浓度分布呈现显著的非均匀。系统配备高稳定性UHTS 600 光谱仪，光谱重复性 0.02 cm^-1，能准确揭示晶圆内的掺杂或应力分布。

大尺寸晶圆存在不同程度的翘曲，为了获得整个晶圆的清晰拉曼成像，保持激光实时聚焦是关键，而WITec TrueSurface 实时聚焦拉曼成像可以同时获得晶圆表面形貌和拉曼数据。

通过对外延生长的SiC晶圆进行纵向拉曼成像扫描，可直接可视化呈现衬底、外延层和界面层的相对分布。

样品来自德国埃尔兰根的弗劳恩霍夫集成系统和设备技术研究所。

技术规格

• 科研级 alpha300 拉曼显微镜
• 标准科勒照明
• 300 x 350 mm 样品扫描台
• 真空吸盘，可选配真空泵
• TrueSurface 实时聚焦及拉曼-形貌分析
• 主动隔振
• 全自动显微镜控制及 AutoBeam 光路自动校正技术
• 多种激光波长可选
• 高灵敏度、同轴、透镜设计、波长优化的 UHTS 光谱仪，配备高端低噪CCD光谱相机
• 配备 WITec 专业软件 用于仪器控制、数据采集和后处理
• 工作流管理器，用于简化重复的实验任务
• 可接入LabVIEW、Python、C# 等编程工具的 DCOM 接口及客户自定义测量流程

拉曼成像在半导体研究中的优势

共聚焦拉曼成像是半导体行业研发与质量控制的重要利器，无损地获取多种半导体材料及其异质结构的详细空间分布的化学信息，如：硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)等工业半导体材料；石墨烯、钙钛矿和过渡金属二硫族化合物(TMDs) 等新型二维材料。

可视化的拉曼图像可直接呈现不同材料的空间分布以及材料特性，如结晶度、张力、应力或掺杂类型与浓度。纵向拉曼呈现则有助于探索基底上的材料分布和材料界面层，甚至可以对晶圆中的内部异物或者微管进行3D拉曼成像。

形貌拉曼成像

对未抛光硅片进行集形貌信息与化学信息的实时聚焦拉曼成像（TrueSurface）。图中蓝色区域对应于硅片的主体结构，粉红色区域则显示了荧光杂质的分布。样品表面最大高度变化为 9 µm.