用激光光刻技术研究晶体硅的书写结构

由...赞助WITec GmbH是一家2014年1月28日

硅广泛应用于生产集成电路和太阳能电池。尽管在最新的发展中使用了许多不同的技术，但光刻是制造半导体器件结构的传统技术。通过减少设备中的应力和应力诱导的伪影，可以实现高质量的设备。其他涉及不同晶格常数层的生长的结构需要应变来进行晶格匹配。

拉曼光谱测量可以有效地分析晶体材料的应变状态，从而为开发最合适的生产工艺提供了一种高效、无损的方法。欧洲杯足球竞彩本文讨论了使用alpha300 RA共焦拉曼-原子力显微镜(共焦拉曼成像、共焦PL成像)对单晶硅结构的激光光刻分析。

实验程序

在alpha300 RA共焦Raman-AFM中，采用压电扫描平台实现对扫描和光刻样品的XY定位，采用步进电机进行聚焦控制(10nm单步)。使用这个创新系统，所有的实验可以进行如下:

光刻

在alpha300 RA共焦Raman-AFM中使用脉冲532nm激光与达芬奇光刻包进行激光刻划。光刻包的脚本功能不仅便于在XY中任意移动样品，而且便于显微镜向上移动，而不需要激光划痕。

共焦拉曼成像

采用频率加倍的Nd:YAG 532nm激光器进行共焦拉曼成像，获得20mW的光功率。使用100X NA 0.9物镜使激光聚焦在直径355nm的衍射有限光斑上。利用25 μ m芯直径的多模光纤作为针孔获取信号，以获得最佳的深度分辨率。

使用uHTS 300光谱仪与后照射CCD相机和1800g / mm光栅一起使用12.2ms /频谱的采集时间进行检测。在激光转录区域进行两次扫描：XY区域的平面扫描（50x50μm²使用200x200点）和XZ平面中的深度扫描（20x5μm²有200×50分)。

共聚焦PL成像

共焦PL成像进行相同的激光用于拉曼成像,但特别挑选的50 x NA 0.8的目标,促进最佳吞吐量PL信号(Si)的1000 - 1250 nm范围和最小色差PL峰和激发波长(532海里)。信号由100µm芯径的多模光纤采集，通过150g/m光栅和1024像素宽的InGaAs CCD相机传输到SpectraPro 2300i镜面光谱仪。50x50 μ m扫描²积分点为100x100，积分时间为0.210s/spectrum。

原子力显微镜

AFM测量是在交流模式下使用一个共振频率为87kHz的力调制悬臂梁(Nanoworld)进行的。第一次总体扫描是在50x50µm的区域²512 × 512点，第二次扫描14x14 μ m²有256x256点。

实验结果

在这种激光功率下，用光刻工艺大约需要2分钟的时间来书写结构。接着，可以观察到如图所示的白光图像。利用集成摄像机将图像存储在WITec控制软件中。经过平面共焦拉曼图像扫描后，可以从520rel.1/cm附近的一级Si波段的积分强度中提取图2a。

白光图像的石印结构在Si。

图1。白光图像的石印结构在Si。

图2b示出了沿图2a中显示的蓝色横截面的强度分布。横截面示出了680nm的强度分布的FWHM。然后用衍射限制分辨率扫描相同的结构。检测到的结构微小地大于衍射限制。这可能是由于样品高度的差异，如图2A所示所示。图2A中的绿线表示深度扫描发生的位置。

沿着蓝色的横截面的第一阶SI线[A]和强度分布的强度的共聚焦拉曼图像。

图2。沿着蓝色的横截面的第一阶SI线[A]和强度分布的强度的共聚焦拉曼图像。

图3a显示了一阶Si峰的积分强度，表明强度的来源大致相同，只有很少的信号来自激光转录结构的位置。建筑物附近较亮的区域与图2a所示的结果一致，即在建筑物附近的亮度较高。图3b描绘了沿绿松石线提取的强度剖面。这种轮廓的清晰度是由于alpha300 RA共焦Raman-AFM可能的高深度分辨率和激光对Si的有限穿透深度。

沿着深度扫描[A]和强度沿着在绿松石中标记的横截面的深度扫描[A]和强度曲线的共聚焦拉曼图像。

图3。沿着深度扫描[A]和强度沿着在绿松石中标记的横截面的深度扫描[A]和强度曲线的共聚焦拉曼图像。

在刨床SI峰的峰值偏移方面研究了在刨床和深度扫描中进行的数据，以利用WITEC项目加软件中的先进配件选项分析本结构周围SI的应变状态。使用Lorenzian曲线安装光谱。

可以从结果中提取出峰值的确切位置，并绘制出平面扫描图4a和深度扫描图4c。图显示了两个具有代表性的平均光谱和相关的洛伦兹曲线。在结构边缘向较低波数的转移在两次扫描中都很明显，这表明在这些位置的晶体结构中存在压缩应力。

平面扫描[a]和深度扫描[c]中一级硅线位置的共焦拉曼图像。在[b]中显示了两个表示位移的代表性光谱。

图4。平面扫描[a]和深度扫描[c]中一级硅线位置的共焦拉曼图像。在[b]中显示了两个表示位移的代表性光谱。

图5A描绘了Si PL信号的集成强度，图5B示出了PL光谱本身。如图2A所示，信号强度在结构附近更强。还分析了信号的峰值偏移，但未观察到显着的变化。

Si的PL信号强度在平面扫描[a]和从结构中心发出的具有代表性的PL光谱[b]的共焦PL图像。

图5。Si的PL信号强度在平面扫描[a]和从结构中心发出的具有代表性的PL光谱[b]的共焦PL图像。

图6a说明了AFM总体扫描，图6b显示了聚焦于其中一个箭头的放大扫描。在AFM图像中可以观察到整个结构的更高的地形，在图6b中可以很容易地看到沿着书写结构的点状结构的存在。AFM图像显示，在激光转录的硅原子中发生了显著的结构变化。

结构的AFM扫描。概述[a]和缩放扫描其中一个结构[b]。

图6。结构的AFM扫描。概述[a]和缩放扫描其中一个结构[b]。

显着降低的Si信号，接近520 rel.1 / cm与AFM图像结合，表明Si的晶体结构的破坏。在这种情况下，可以观察到沿着结构的非晶Si的迹线。要确认这一点，从平面拉曼数据集计算距离结构的距离和凹槽内的平均光谱的平均光谱，并显示在图7中。该区域中的广泛峰表明通过激光器产生的材料划线是非晶SI。

拉曼光谱良好的结构（红色）和凹槽内（蓝色）

图7。拉曼光谱良好的结构（红色）和凹槽内（蓝色）

结论

结果清楚地展示了α300Ra共焦拉曼-AFM在结晶Si样品上进行激光划线，共聚焦拉曼成像，AFM成像和共焦PL成像的能力。所有分析均由相同的电子设备（AlphaControl）和相同的软件（WitecControl）控制。所有测量技术都可以容易地观察书面结构。

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引用

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美国心理学协会
WITec GmbH是一家。(2019年,07年8月)。用激光光刻技术研究晶体硅的书写结构。AZoM。于2021年10月27日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=10575检索。
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WITec GmbH是一家。“用激光光刻技术研究晶体硅的书写结构”。Azom.．2021年10月27日。。
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WITec GmbH是一家。“用激光光刻技术研究晶体硅的书写结构”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=10575。(2021年10月27日生效)。
哈佛大学
WITec GmbH是一家。2019年。用激光光刻技术研究晶体硅的书写结构．viewed september 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=10575。