[发明专利]一种晶体材料检查装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及半导体器件的设计及加工时的晶片生产加工，具体地说更涉及一种晶体材料检查装置及方法。

背景技术

在半导体设计及加工领域，晶片如蓝宝石的质量，对后续在其上生长的MgB2超导薄膜、第三代半导体材料GaN薄膜以及制备蓝光二极管的性能和成品率有很大影响，因此，作为基础材料的蓝宝石衬底晶片的质量必须首先得到保证，并且现在的芯片要求也越来越高，微型化和高性能的趋势对基础材料的质量要求必然越来越高。

为了满足日益严格的质量要求，则要生产高品质的蓝宝石晶片，其中，除了要改进蓝宝石晶片制备技术外，蓝宝石晶片本身质量的检测技术也是非常重要的一个环节。

对蓝宝石晶片质量的检测包含对晶体材料内杂质的检测，而目前业内一般采用光学成像方法，即根据几何光学成像原理通过光电探测器来探测杂质的形貌及大小，其优点是快捷方便，并对被测样品无损伤，但这种方法测量的分辨率比较低，测量下限不够。

另外，作为研究的实验室多采用原子粒显微镜等分辨率较高的仪器，但这些仪器价格昂贵，且成像范围太小，导致操作麻烦，速度慢，而且受探头的影响太大，并不适合于工程应用。

发明内容

本发明实施例的目的是为了克服目前晶体材料内杂质检查方法的单一以及测量仪器价格昂贵等不足，而提供一种价格相对低廉、检测准确度高、结构简单、工作可靠、测量范围宽的晶体材料检查装置及方法，从而改善现有晶片检测技术的不足。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提出的一种晶体材料检查装置是通过以下技术方案实现的：

一种晶体材料检查装置，所述装置包括：

光源模块，用来发射入射光并使用所述入射光对被测晶体材料进行照射；

光电探测模块，与所述光源模块封装在一起，用来对被测晶体材料内杂质的后向散射光与入射光相干涉后得到的信号进行探测，并将所述信号转化为电信号；

信号提取模块，用来对所述电信号进行提取并转化为数字信号；

信号处理模块，用来对所述数字信号进行处理，得到所述被测晶体材料内杂质的微纳米颗粒粒径和/或其分布信息。

进一步优选地，所述光源模块包括激光器、激光器驱动电路、空间滤波器、准直透镜、会聚透镜，其中，

所述激光器由激光器驱动电路驱动发出入射光，所述入射光通过空间滤波器和准直透镜后形成一束平行光，所述会聚透镜对所述平行光进行会聚使其照射在被测晶体材料上。

进一步优选地，所述光电探测模块包括光电探测器，用来对被测晶体材料内杂质的后向散射光与入射光相干涉后得到的信号进行探测，并将所述信号转化为电流信号。

进一步优选地，所述光电探测模块还包括跨阻放大器，与所述光电探测器连接，用来对所述电流信号进行放大并转化为电压信号。

进一步优选地，所述光电探测器为光电二极管或微型光电倍增管。

为了实现前述发明目的，本发明实施例还提供了一种晶体材料检查方法，所述晶体材料检查方法是通过以下技术方案实现的：

一种晶体材料检查方法，所述方法包括：

发射入射光并使用所述入射光对被测晶体材料进行照射；

所述被测晶体材料内杂质经照射后形成后向散射光并经原光路返回；

对所述后向散射光与入射光相干涉后得到的信号进行探测，并将所述信号转化为电信号；

对所述电信号进行提取并转化为数字信号；

对所述数字信号进行处理，得到所述被测晶体材料内杂质的微纳米颗粒粒径和/或其分布信息。

进一步优选地，所述发射入射光并使用所述入射光对被测晶体材料进行照射具体包括：

激光器由激光器驱动电路驱动发出入射光，所述入射光通过空间滤波器和准直透镜后形成一束平行光，所述会聚透镜对所述平行光进行会聚使其照射在被测晶体材料上。

进一步优选地，所述对所述后向散射光与入射光相干涉后得到的信号进行探测，并将所述信号转化为电信号具体包括：

对被测晶体材料内杂质的后向散射光与入射光相干涉后得到的信号进行探测，并将所述信号转化为电流信号。

进一步优选地，所述方法还包括通过跨阻放大器对所述电流信号进行放大并转化为电压信号。