[发明专利]半导体硅片表面/亚表面微裂纹损伤线性调频脉冲分束激光激励红外热波检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种半导体硅片表面/亚表面微裂纹损伤线性调频脉冲分束激光激励红外热波检测装置及方法，所述装置包括计算机、红外热像仪、同步触发器、函数发生器、激光驱动器、激光器、放大器组件，所述计算机通过数据线与同步触发器相连，同步触发器通过数据线与函数发生器相连，函数发生器通过数据线与激光驱动器相连，激光驱动器通过数据线与激光器相连，激光器输出的激光经放大器组件输出；所述计算机通过数据线与红外热像仪相连。本发明将线性调频脉冲原理、分束激光激励、红外热波检测与先进信号处理算法相结合，实现对半导体硅片表面/亚表面微裂纹损伤的线性调频脉冲分束激光激励红外热波无损检测。

技术领域

本发明涉及一种检测硅片表面/亚表面微裂纹损伤的装置及方法，具体涉及一种半导体硅片表面/亚表面微裂纹损伤线性调频脉冲分束激光激励红外热波检测装置及方法。

背景技术

半导体硅片作为集成电路的主要衬底材料，目前已成为生产规模最大、单晶直径最大、生产工艺最完善的半导体材料。据统计，硅器件占世界上出售的所有半导体器件的90%以上。随着超大规模集成电路技术的发展，要求硅片直径增大、IC 线宽减小，这就对硅片制造工艺和表面质量提出了更高的要求。从硅单晶锭到单晶硅片需要经历切、磨、抛等一系列机械和化学加工过程。目前，自旋转磨削被认为是加工大尺寸硅片主流超精密磨削方法，并已得到广泛应用。然而在目前技术条件下，超精密磨削加工硅片过程中会引入一定的损伤层，控制损伤层深度、提高表面层质量是优化硅片质量的重要措施之一，对硅片表面层的损伤检测及评价是研究硅片加工质量过程中必不可少的手段。硅片加工表面层损伤可分为表面损伤和亚表面损伤，其中表面损伤主要有划痕、微裂纹、破碎、橘皮和凹坑等，亚表面损伤主要有非晶层、多晶层、微裂纹、位错、层错、弹性畸变和残余应力等。 半导体硅片加工过程中所产生的这些表面/亚表面损伤，将会对后续抛光工序的加工时间和加工效率产生直接影响，甚至对IC器件成品率、性能以及使用寿命构成威胁。因此，在半导体硅片生产过程中对其表面/亚表面损伤情况进行无损检测、分析与评价，对于实现硅片的高效率、高精度、低损伤加工非常必要。

由于硅片表面层损伤较浅且其具有单晶的晶体学特性，使得很多常规的检测技术不适于硅片加工表面/亚表面损伤的研究。目前，对硅片表面/亚表面损伤的检测方法主要有破坏性和非破坏性两大类。常用的破坏性检测方法主要有择优腐蚀法、分步腐蚀法、截面显微法和角 度抛光法。破坏性检测方法对于光学材料以及半导体晶体材料表面损伤的分析起到了非常重要的作用，但是这些方法除对样品造成破坏外，还存在耗时、对经验依赖性很强等缺点。另外，破坏性检测方法大多只能对局部区域进行检测，而且会引入附加的亚表面损伤。

红外热波无损检测是一种新兴的无损检测手段。与常规检测技术相比，具有非接触、单次检测面积大、易于现场使用、安全、检测结果直观以及操作简便等诸多优点，因此得到越来越广泛的研究和应用。而激光具有单色性好、方向性强、能量集中及良好的相干性等特点，容易获得均匀温度场。

发明内容

本发明的目的是提供一种半导体硅片表面/亚表面微裂纹损伤线性调频脉冲分束激光激励红外热波检测装置及方法，将线性调频脉冲原理、分束激光激励、红外热波检测与先进信号处理算法相结合，实现对半导体硅片表面/亚表面微裂纹损伤的线性调频脉冲分束激光激励红外热波无损检测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种半导体硅片表面/亚表面微裂纹损伤线性调频脉冲分束激光激励红外热波检测装置，包括控制器、热波信号采集系统、线性调频脉冲分束激光激励系统三部分，其中：

所述控制器为计算机；

所述热波信号采集系统包括红外热像仪；

所述线性调频脉冲分束激光激励系统包括同步触发器、函数发生器、激光驱动器、激光器、放大器组件；