天游线路检测中心 低温测量对于半导体晶圆缺陷评估的重要性
ER240003
简介
集成半导体的设备被用作各种电子产品的部件。决定其性能的是半导体制造过程中可能出现的缺陷。众所周知，含有不成对电子的缺陷是顺磁性的，可以使用 ESR 进行评估。
图1硅片上观察到的缺陷的ESR谱
确定测量温度的重要性
测量半导体晶圆时，设置测量温度很重要。由于ESR的信号强度与绝对温度成反比增加，因此降低样品温度对于高灵敏度测量是有效的。但是，对于缺陷较多的样品设置温度时必须小心。这是因为，根据温度，尽管可以抑制晶格的热运动，但可能不足以抑制缺陷中不成对电子的迁移率。在这种情况下，不成对电子的行为类似于传导电子，导致微波损失并降低灵敏度。为了实现这一点，可以通过进一步降低温度并将不成对电子定位在缺陷中来进行测量。为了进行这样的评估，需要使用低温测量附件的使用液氦的温度可变装置（最低达到温度：25K）进行低温测量。
微波损耗与温度的关系示例
微波调整对于高灵敏度 ESR 测量非常重要。这可以通过示波器显示屏上显示的 Q 值下降形状来监控。调整Q倾角使其深而尖锐很重要，但如果样品包含许多传导电子，微波损耗将增加，并且不可能对其进行充分调整。作为一个例子，图2显示了在测量某种Q-dip形状的硅片时观察微波损耗的结果。显示了样品温度为 100K、50K、25K 和 10K 时微波调整后的 Q-dip。已经表明，灵敏度可以大约与绝对温度的倒数成比例地增加。
图2 硅片Q-dip 形状的温度依赖性示例
图3 硅晶片缺陷信号强度的温度依赖性
样品制备注意事项
上面处理的样品是单个硅片。评估各种氧化膜等时，如果在某种载体上形成膜并用作样品，则选择高电阻型载体会更容易观察。这是因为低电阻型的传导电子过多，因此即使在极低的温度下，微波损失也会很大，存在无法获取信号的风险。
