라만 분광법에 의한 반도체 스트레스 측정

애플리케이션 노트

토론

실리콘 및 기타의 응력 제어 반도체 소자 전위의 핵 형성 및 전파 및 균열 및 공극의 형성과 관련된 문제를 방지하기 위해 가장 중요하다. 가공 중 또는 가공 후 장치에서 발생 된 변형의 원인은 사실상 다릅니다. 열처리, 트렌치와 같은 내장 구조 또는 필드 옥사이드의 비평면 성장으로 인해 발생할 수 있습니다. 좋은 공간 분해능을 가진 비파괴 기술로 응력을 측정하는 것은 라만 분광학. 기계적 응력은 라만 모드 (phonons)에서 주파수 이동을 유발합니다. 주파수 변위의 크기는 모든 변형 텐서 구성 요소의 측정이 직설적이지는 않지만 개발 된 변형률에 비례하여 관련됩니다.

이 애플리케이션 노트에서는 스트레스 측정 0.1 % Ge가 포함 된 SiGe 기판 위에 성장한 얇은 Si 에피 층 (~ 0.2-30 μm 두께)으로 개발되었습니다 (그림 1). 514.5 nm 파장 레이저 빔의 침투 깊이는 ~ 0.8 μm이므로 라만 스펙트럼 (파란색)은 에필 레이어와 기판의 스펙트럼 기여도를 갖습니다. SiGe 라만 스펙트럼은 Ge-Ge, Si-Ge 및 Si-Si 원자의 진동에 각각 대응하는 3 개의 피크를 갖는다. 약한 피크가 기판 Si-Si 진동 (499.9 cm-1)은 Si 에피 레이어 포논 (510.9 cm-1). Si 에피 층 라만 파수는 적색 편이 (~ 9.5 cm-1)의 스트레스 프리 실리콘 샘플의 Si 진동 (적색 스펙트럼). 이 적색 편이는 Ge 및 Si의 격자 파라미터의 차이에 의해 야기되는 Si 에피 층에서의 인장 변형을 나타낸다. 실리콘 에피 층에 2 축 응력이 있다고 가정하면 인장 응력의 각 구성 요소는 ~ 2.4 기가 파스칼 (Gpa)로 계산됩니다.

실리콘 및 기타 반도체 소자의 응력 제어, 그림 1

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