【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶圆近表面缺陷表征，特别是涉及一种具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置和方法。
技术介绍
1、外延工艺是一种在衬底片上生长一层同质或异质高质量单晶的工艺，以满足器件对基底材料的要求。尽管理论上外延层生长的单晶质量相较衬底材料更高，但由于晶格不匹配，导致外延层中会存在许多滑移线，尤其是异质外延中这种晶格不匹配会更大。同时外延工艺中的高温环境、边缘应力会给外延片带来新的位错，这些位错一部分存在于衬底层，一部分在外延层还有一部分贯穿衬底层与外延层。为此区分出缺陷在衬底层还是外延层非常重要。进一步，无论外延片还是非外延片，分布在近表面的晶体缺陷，对最终器件质量相较分布在深层的缺陷直接影响更大，因此有效表征出近表面的缺陷尤其重要。
2、x射线衍射表征晶体内部缺陷是一个评价晶体质量的重要方法，其对应变的敏感性可实现对缺陷的探测。其中透射衍射方法中x射线穿过晶圆，理论上可以表征出衬底层缺陷与外延层缺陷。但一般外延层厚度只有几微米，小于目前x射线成像探测器的像素尺寸，因此分布在近表面中缺陷很难直接分别出，更不用说分辨出分布在近表面的位错的结构以进行改进。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置和方法，以解决现有x射线透射衍射方法受限于探测器分辨率无法表征出外延片中分布在外延层的缺陷以及非外延片中分布在的近表面的缺陷的问题。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置
3、晶圆载盘，用于放置待测晶圆；
4、同步辐射光源，用于产生同步辐射光；
5、双晶单色器，用于对所述同步辐射光进行单色化处理，并改变出射光的能量使得出射光射入所述待测晶圆；
6、x射线二维成像探测器，置于所述待测晶圆的出射衍射光位置，用于对所述出射衍射光进行探测以得到待测晶圆的衍射图像；
7、数据处理模块，用于采用数据图像三维重构方法对不同能量下具有不同侵入深度的衍射图像进行处理，得到待测晶圆的近表面缺陷的三维分布。
8、所述双晶单色器配置有角度调整装置，所述角度调整装置用于通过调整俯仰角的方式改变出射光的能量以改变所述待测晶圆的掠入射角。
9、所述晶圆载盘配置有旋转电机，所述旋转电机用于调整所述待测晶圆的俯仰角以满足布拉格定律的晶体衍射出光角度。
10、所述x射线二维成像探测器与所述待测晶圆平行设置。
11、所述数据处理模块采用数据图像三维重构方法对不同能量下具有不同侵入深度的衍射图像进行处理，具体为：以侵入深度较浅的衍射图像为背景对侵入深度较深的衍射图像进行扣除，得到侵入深度较深的衍射图像的对应深度位置的缺陷图像，并将多张侵入深度较深的衍射图像最深深度的缺陷图像进行叠层累加，重构出缺陷在近表面分布的三维图像。
12、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种使用上述具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置的方法，包括以下步骤：
13、(1)将所述同步辐射光源调整至设定能量；
14、(2)将所述待测晶圆置于所述晶圆载盘上；
15、(3)调整所述待测晶圆的俯仰角至满足布拉格定律的晶体衍射出光角度；
16、(4)将所述x射线二维成像探测器置于所述待测晶圆的衍射光出光位置，调整曝光时间并拍照，得到待测晶圆的衍射图像；
17、(5)调整所述双晶单色器改变出射光的能量使得出射光射入所述待测晶圆，并重复所述步骤(3)和步骤(4)得到多张待测晶圆的衍射图像，直至掠入射角小于所选晶体对应能量下的全反射角，即衍射强度无法有效探测；
18、(6)根据所述设定能量及掠入射角计算相对应的每张衍射图像所对应的侵入深度；
19、(7)以侵入深度较浅的衍射图像为背景对侵入深度较深的衍射图像进行扣除，得到若干侵入深度较深的衍射图像的对应深度位置的缺陷图像；
20、(8)将若干侵入深度较深的衍射图像的对应深度位置的缺陷图像进行叠层累加，重构出缺陷在近表面分布的三维图像。
21、有益效果
22、由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过采用掠入射的实验配置实现了对晶圆近表面缺陷的单独检测，结合同步辐射能量连续可调的特性通过改变掠入射能量实现对近表面缺陷的深度缺陷并实现近表面缺陷的三维分布探测，其在深度方向的分辨率由改变入射能量的间隔决定，远小于x射线成像探测器由像素点大小决定的空间分辨率。
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1.一种具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，所述双晶单色器配置有角度调整装置，所述角度调整装置用于通过调整俯仰角的方式改变出射光的能量以改变所述待测晶圆的掠入射角。
3.根据权利要求1所述的具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，所述晶圆载盘配置有旋转电机，所述旋转电机用于调整所述待测晶圆的俯仰角以满足布拉格定律的晶体衍射出光角度。
4.根据权利要求1所述的具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，所述X射线二维成像探测器与所述待测晶圆平行设置。
5.根据权利要求1所述的具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，所述数据处理模块采用数据图像三维重构方法对不同能量下具有不同侵入深度的衍射图像进行处理，具体为：以侵入深度较浅的衍射图像为背景对侵入深度较深的衍射图像进行扣除，得到侵入深度较深的衍射图像的对应深度位置的缺陷图像，并将多张侵入深度较深的衍射图像的对应深度位置的缺陷图像进行叠层累加，重构出
6.一种使用如权利要求1-5中任一所述具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置的方法，其特征在在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，所述双晶单色器配置有角度调整装置，所述角度调整装置用于通过调整俯仰角的方式改变出射光的能量以改变所述待测晶圆的掠入射角。
3.根据权利要求1所述的具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，所述晶圆载盘配置有旋转电机，所述旋转电机用于调整所述待测晶圆的俯仰角以满足布拉格定律的晶体衍射出光角度。
4.根据权利要求1所述的具有高深度分辨率的晶圆近表面缺陷表征装置，其特征在于，所述x射...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑理，莫秋祺，赵蔚然，俞跃辉，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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