拉曼光谱法测量半导体应力

应用笔记

讨论

硅和其他的应力控制 半导体器件 对于防止与位错的成核和传播以及裂缝和空隙的形成有关的问题是最重要的。 在处理期间或之后在装置中产生的应变源在性质上是不同的。 它们可能由于热处理,嵌入式结构(例如沟槽)或场氧化物的非平面生长而产生。 通过非破坏性技术测量应力,具有良好的空间分辨率 拉曼光谱。 机械应力导致拉曼模式(声子)中的频率偏移。 虽然所有应变张量分量的测量并不简单,但频移的幅度与所产生的应变成比例关系。

本应用笔记描述了 测量应力 在SiGe衬底上生长的薄Si外延层(~0.1-0.2μm厚)中开发,其中含有30%Ge(图1)。 514.5 nm波长激光束的穿透深度为~0.8μm,因此拉曼光谱(蓝色)具有来自外延层和基板的光谱贡献。 SiGe拉曼光谱具有分别对应于Ge-Ge,Si-Ge和Si-Si原子的振动的三个峰。 在衬底Si-Si振动的肩部出现弱峰(499.9 cm-1)由于Si外延层声子(510.9 cm-1)。 Si外延层拉曼波数红移(~9.5 cm-1)来自无应力硅样品的Si振动(红色光谱)。 该红移表明由Si和Si的晶格参数的差异引起的Si外延层中的拉伸应变。 如果在硅外延层中假设双轴应力,则拉伸应力的每个分量计算为~2.4千兆帕斯卡(Gpa)。

硅和其他半导体器件中的应力控制,图1

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