基于Surfscan的椭圆缺陷测量

发布时间：2020-12-23 05:22

　　为满足快速准确测量分子束外延(MBE)生长的GaAs表面椭圆缺陷,提出了基于表面颗粒度扫描仪(Surfscan)测量椭圆缺陷的方法。根据理论计算,将Surfscan的测试模型由球形优化为更适用于椭圆缺陷的椭球形测试模型。由于椭圆缺陷的长轴基本都沿[1 ■0]方向,通过旋转晶片,分别沿着外延片的[1 ■0]和[110]晶向上进行激光扫描,测量外延片表面缺陷的尺寸、位置和数量,并通过Surfscan的数据分析系统读取选取椭圆缺陷的长轴和短轴尺寸,然后利用椭球形测试模型计算出所选取椭圆缺陷的长轴和短轴尺寸,与光学显微镜测试结果比较发现,Surfscan测试的原始数据与光学显微镜测试结果差别较大,而经椭球测试模型优化后的结果与光学显微镜测试结果一致;利用两次扫描的缺陷尺寸和数量的变化以及椭圆缺陷的长短轴比,能够计算出椭圆缺陷的数量和占总缺陷的比例,与光学显微镜测试结果较为一致。相比于光学显微镜测试外延片缺陷用时几十分钟,Surfscan测试只需要10 min左右就可完成,缩短了测试时间,并且可以扫描样品的整个表面,减少了人为因素的影响,重复性更好,满足生产需要。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020年08期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

表面颗粒测试示意图

Surfscan假定待测颗粒都是球形对称的，根据收集到的散射光强度与已知尺寸的聚苯乙烯乳胶球（PSL）等效的散射光强度比较，从而得到外延片表面不同尺寸的颗粒数量。而研究表明，真实颗粒按形状可分为图2[8]所示的三种类型。其中，0型颗粒与Surfscan的模型一致，不同方向的散射光强度相同；对于形状没有规律的2型颗粒而言，在缺陷很多的情况下，统计上可认为不同方向上的散射光强度近似不变；在采用分子束外延技术生长的GaAs外延片上，1型颗粒的长轴基本上都是沿固定晶向[1 10]方向，水平旋转后的有效散射面积会发生规律变化，即沿着不同晶向对椭圆缺陷的尺寸测试结果会有差别，因此，测试带有椭圆缺陷的样品时应规范样品的测试方向。Surfscan的颗粒测试模型与椭圆缺陷不相符，导致椭圆缺陷的测量结果与实际存在偏差，且无法区分椭圆缺陷与普通缺陷。改进椭圆缺陷的测试有助于研究如何通过优化GaAs外延片的生长工艺来减少这些缺陷，从而提高产品的质量。

修正椭圆缺陷的测量偏差，首先要建立适用于椭圆缺陷的测试模型。假设GaAs外延片表面有一椭圆缺陷，其长轴、短轴和高分别为2a、2b和2c，一束垂直向下的平行光束照射到椭圆缺陷表面并发生散射，半径为r的PMT中心与该缺陷的水平间距为l、垂直间距为h,(a、b、c均远小于l、h、r）如图3所示。以椭球中心为原点，假设一束截面积为S1的垂直向下光束经椭圆缺陷反射后，刚好完全覆盖PMT,S1近似为椭圆，如图3所示；假设垂直向下的光照射到椭球表面上一点（x1,y1,z1）后发生反射，定义反射光的单位向量为（i,j,k），因为椭球表面点（x1,y1,z1）的法线向量为（x1/a2,y1/b2,z1/c2），可建立方程组

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Surfscan系统的GaAs/Ge反向畴[J]. 师巨亮,牛晨亮,韩颖,夏英杰,张曦.  微纳电子技术. 2016(06)



本文编号：2933148