热点应用丨半导体硅片应变的拉曼成像

半导体对于现代电子工业来说至关重要。在制造半导体器件时，必须严格把控半导体组成材料中的缺陷量。半导体中存在的缺陷会影响设备的产量、性能和可靠性¹。

所有的测试将在RM5上进行，测试采用532nm的激光器和2400gr/mm的衍射光栅。半导体硅片购自PI-KEM。其中一个半导体硅片因为材料上的压痕而产生缺陷。利用SurfMAP?对缺陷进行成像，以确保样品在整个测试过程中保持聚焦。Ramacle?将会绘制峰位和峰宽图。

晶体硅是电子设备中最常用的半导体材料。如图1所示，在使用拉曼光谱进行探测时，它会产生特征光谱³。光谱中的主要特征峰是位于521cm^-1处的尖锐峰值，它对材料的结构和光电性质变化极为敏感。

图1 硅的拉曼光谱，插入声子模式示意图

应变在固体材料中很常见，它被定义为应力（即施加在材料上的作用力）引起的原子位置和原子间距离的变化。为了研究应变对硅的光学性质的影响，在硅片上制造了一个由应力诱发的缺陷，可在宽场光学成像中观察到（图2a）。

图2 半导体硅片上的缺陷及周围区域的拉曼成像

1. S. Mahajan et al., Defects in semiconductors and their effects on devices, Acta Mater., 2000, 48, 137-149.

2. D. Yamashita et al., Raman shift and strain effect in high-Q photonic crystal silicon nanocavity, Opt. Express, 2015, 23, 3951-3959.

3. J. H. Parker et al., Raman Scattering by Silicon and Germanium, Phys. Rev., 1967, 155, 712-714.

4. F. Ure?a et al., Raman measurements of uniaxial strain in silicon nanostructures, J. Appl. Phys., 2013, 114, 114507.

5. S. V. Gaisler et al., Analysis of Raman spectra of amorphous-nanocrystalline silicon films, Phys. Solid State, 2004, 46, 1528-1532.

6. V. Paillard et al., Improved one-phonon confinement model for an accurate size determination of silicon nanocrystals, J. Appl. Phys., 1999, 86, 1921-1924.