為滿足快速準確測量分子束外延(MBE)生長的GaAs表面橢圓缺陷,提出了基于表面顆粒度掃描儀(Surfscan)測量橢圓缺陷的方法。根據(jù)理論計算,將Surfscan的測試模型由球形優(yōu)化為更適用于橢圓缺陷的橢球形測試模型。由于橢圓缺陷的長軸基本都沿[1 ■0]方向,通過旋轉(zhuǎn)晶片,分別沿著外延片的[1 ■0]和[110]晶向上進行激光掃描,測量外延片表面缺陷的尺寸、位置和數(shù)量,并通過Surfscan的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)讀取選取橢圓缺陷的長軸和短軸尺寸,然后利用橢球形測試模型計算出所選取橢圓缺陷的長軸和短軸尺寸,與光學顯微鏡測試結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),Surfscan測試的原始數(shù)據(jù)與光學顯微鏡測試結(jié)果差別較大,而經(jīng)橢球測試模型優(yōu)化后的結(jié)果與光學顯微鏡測試結(jié)果一致;利用兩次掃描的缺陷尺寸和數(shù)量的變化以及橢圓缺陷的長短軸比,能夠計算出橢圓缺陷的數(shù)量和占總?cè)毕莸谋壤?與光學顯微鏡測試結(jié)果較為一致。相比于光學顯微鏡測試外延片缺陷用時幾十分鐘,Surfscan測試只需要10 min左右就可完成,縮短了測試時間,并且可以掃描樣品的整個表面,減少了人為因素的影響,重復(fù)性更好,滿足生產(chǎn)需要。 

【文章來源】：微納電子技術(shù). 2020年08期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

表面顆粒測試示意圖

Surfscan假定待測顆粒都是球形對稱的，根據(jù)收集到的散射光強度與已知尺寸的聚苯乙烯乳膠球（PSL）等效的散射光強度比較，從而得到外延片表面不同尺寸的顆粒數(shù)量。而研究表明，真實顆粒按形狀可分為圖2[8]所示的三種類型。其中，0型顆粒與Surfscan的模型一致，不同方向的散射光強度相同；對于形狀沒有規(guī)律的2型顆粒而言，在缺陷很多的情況下，統(tǒng)計上可認為不同方向上的散射光強度近似不變；在采用分子束外延技術(shù)生長的GaAs外延片上，1型顆粒的長軸基本上都是沿固定晶向[1 10]方向，水平旋轉(zhuǎn)后的有效散射面積會發(fā)生規(guī)律變化，即沿著不同晶向?qū)E圓缺陷的尺寸測試結(jié)果會有差別，因此，測試帶有橢圓缺陷的樣品時應(yīng)規(guī)范樣品的測試方向。Surfscan的顆粒測試模型與橢圓缺陷不相符，導(dǎo)致橢圓缺陷的測量結(jié)果與實際存在偏差，且無法區(qū)分橢圓缺陷與普通缺陷。改進橢圓缺陷的測試有助于研究如何通過優(yōu)化GaAs外延片的生長工藝來減少這些缺陷，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

修正橢圓缺陷的測量偏差，首先要建立適用于橢圓缺陷的測試模型。假設(shè)GaAs外延片表面有一橢圓缺陷，其長軸、短軸和高分別為2a、2b和2c，一束垂直向下的平行光束照射到橢圓缺陷表面并發(fā)生散射，半徑為r的PMT中心與該缺陷的水平間距為l、垂直間距為h,(a、b、c均遠小于l、h、r）如圖3所示。以橢球中心為原點，假設(shè)一束截面積為S1的垂直向下光束經(jīng)橢圓缺陷反射后，剛好完全覆蓋PMT,S1近似為橢圓，如圖3所示；假設(shè)垂直向下的光照射到橢球表面上一點（x1,y1,z1）后發(fā)生反射，定義反射光的單位向量為（i,j,k），因為橢球表面點（x1,y1,z1）的法線向量為（x1/a2,y1/b2,z1/c2），可建立方程組

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Surfscan系統(tǒng)的GaAs/Ge反向疇[J]. 師巨亮,牛晨亮,韓穎,夏英杰,張曦.  微納電子技術(shù). 2016(06)



本文編號：2933148