復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力分量的解耦分析對(duì)半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造具有重要意義。本文開(kāi)展了方法學(xué)研究,首先建立了{(lán)100}晶面族單晶硅面內(nèi)應(yīng)力分量解耦分析模型,基于該模型,通過(guò)改變?nèi)肷涔夂蜕⑸涔獾膸缀螛?gòu)型和偏振構(gòu)型,可得到單晶硅拉曼頻移與應(yīng)力分量的解析關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,提出了一種利用斜向背散射偏振拉曼光譜在不同傾角、偏振方向和樣品旋轉(zhuǎn)角度下開(kāi)展原位拉曼探測(cè)實(shí)現(xiàn)應(yīng)力分量解耦分析的實(shí)用技術(shù)。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可靠性和適用性。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)力學(xué). 2020,35(02)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

自搭建斜向背散射顯微拉曼光譜儀

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,本文通過(guò)自行研制的橫向圍壓的單向壓力加載裝置對(duì)樣品進(jìn)行步進(jìn)加載,如圖2(a)所示。圖中,F為主加載力,沿樣品的[100]晶向,其大小由力傳感器給出;P為與F垂直的橫向圍壓力,其大小無(wú)法直接測(cè)得。在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中F以150N步長(zhǎng)步進(jìn)加載,P初始載荷為零(實(shí)際為可忽略的壓力載荷以確保接觸);在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中,首先施加大小未知且不可忽略的預(yù)壓力P,然后緩慢增加F至2650N。由此可知,無(wú)論是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)還是應(yīng)用實(shí)驗(yàn),樣品在加載過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)為雙軸應(yīng)力狀態(tài),如圖2(b)。在每個(gè)加載狀態(tài)下,以垂直偏振狀態(tài)(入射光偏振方向與Y軸平行,散射光檢偏方向與X軸平行)對(duì)樣品表面上同一測(cè)點(diǎn)重復(fù)5次拉曼測(cè)量,單次測(cè)量曝光時(shí)間為3秒。2 實(shí)驗(yàn)表征模型

本文的實(shí)驗(yàn)表征模型是圍繞斜向背散射偏振拉曼系統(tǒng)建立的。不失一般地,采用斜向背散射光路探測(cè){100}晶面族單晶硅,其坐標(biāo)系示意圖如圖3所示,[100]、[010]和[001]晶向構(gòu)成晶體坐標(biāo)系,測(cè)量坐標(biāo)系X-Y-Z為笛卡爾坐標(biāo)系,被測(cè)樣品表面[100]晶向與X方向的夾角為α;Z方向平行于被測(cè)樣品表面外法向(即[001]晶向);被測(cè)樣品表面處于圖3所示的平面應(yīng)力狀態(tài),σθ和σθ′(σθ≥σθ′)是樣品的主應(yīng)力分量,主應(yīng)力方向?yàn)棣群挺取?且θ′=θ+90°。在晶體坐標(biāo)系中采用主應(yīng)力σθ和σθ′表達(dá)的應(yīng)力張量σ如式(1)所示:σ=[ σ 11 σ 12 σ 12 σ 22 0 ]=[ cosθ -sinθ 0 sinθ cosθ 0 0 0 1 ][ σ θ 0 0 0 σ θ ′ 0 0 0 0 ][ cosθ sinθ 0 -sinθ cosθ 0 0 0 1 ]?????? ??? (1)


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