[发明专利]基于表面等离子体波的半导体缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体缺陷检测方法，涉及一种基于表面等离子体波的半导体缺陷检测方法，用于检测半导体表面平整度或半导体薄膜内部缺陷。

背景技术

半导体器件需要高度的晶体完美，但即使使用了最成熟的技术，完美的半导体晶体还是不能保证百分之百得到。晶体缺陷会产生不平均的二氧化硅膜生长、差的外延膜的淀积、不均匀的掺杂层及其他问题而导致工艺问题。在完成的器件中，晶体缺陷会引起有害的电流漏出，阻止器件在正常电压下工作。半导体组件工业中，人们对精确、全面地检测出特殊的生产技术条件造成的特定的破损和缺陷提出了特别高的要求。因此，在充分考虑半导体表面平整度和纯净度的情况下，对其进行无损检测很有必要。

检测半导体抛光表面平整度或半导体薄膜内部微小缺陷现在一般采用相干光干涉的方法或者采用电容位移传感的方法。相干光干涉的方法只能检测半导体表面的平整度，对于半导体内部的缺陷无法检测。而电容位移传感的方法可以检测半导体内部的缺陷，但是它只能测量厚度均匀的片状半导体，而对于厚度不均匀或者生长在较大体积物体上或者导电体上的半导体薄膜，很难根据半导体各处上下两端电容的一致性检测是否存在缺陷。而且电容位移传感的方法只能逐点测量，存在测量速度较慢的劣势。

当然，采用透射成像的方法也可以检测表面平整度或内部缺陷，而且检测速度较快，但是由于受衍射效应的影响，检测的空间分辨率不够。因为很多半导体产品或半产品(如晶圆)采用的是薄膜或片状结构，其内部缺陷靠近表面，而表面等离子体波由于其能量主要局域在表面附近，因此可以考虑利用表面等离子体波来检测半导体表面平整度或半导体薄膜表面附近的内部微小缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于表面等离子体波的半导体缺陷检测方法，用于检测半导体表面平整度或半导体薄膜内部缺陷。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题。

基于表面等离子体波的半导体缺陷检测方法，用于检测半导体表面平整度或半导体薄膜内部缺陷，包括以下步骤：

步骤1、将两个金属刀片：第一刀片、第二刀片平行放置于待测半导体的上方，刀身垂直于半导体表面而且刃口向下；由第一刀片的外侧向第一刀片的刃口与待测半导体之间的狭缝处发射频率小于所述半导体等离子体频率的电磁波，在第一刀片与第二刀片之间的半导体表面有表面等离子体波传播；在第二刀片外侧固定位置设置一探测器对第二刀片刃口与待测半导体之间的狭缝处耦合出的电磁波进行检测；

步骤2、调节两个刀片的位置以及入射波的频率，使得满足以下条件：两个刀片的刃口与半导体上表面之间的距离小于表面等离子体波在空气中的衰减距离；两个刀片之间的距离小于表面等离子体波在半导体表面的传播距离；半导体的厚度大于表面等离子体波在半导体内的衰减距离；

步骤3、保持两个刀片的刃口与半导体上表面之间的距离不变，改变两个刀片与半导体在水平方向上的相对位置，使半导体上表面各位置均通过两个刀片在半导体表面的投影所包围区域，在此过程中，如探测器检测到的信号产生明显变化，则此时位于两个刀片在半导体表面的投影所包围区域内的半导体表面不平整或者内部有缺陷。

采用以上技术方案，可对半导体表面是否平整或者半导体薄膜内部是否存在缺陷进行定性判定，并可找到缺陷的大致位置，但无法确定缺陷的精确位置，为了能够对缺陷位置进行精确定位，本发明进一步采用以下技术方案：

所述基于表面等离子体波的半导体缺陷检测方法，还包括：

步骤4、固定第一刀片的位置，水平移动第二刀片使两个刀片之间的距离减小；水平移动半导体，使第一刀片在半导体表面的投影经过刚才令探测器信号产生变化的位置，如果此时探测器所测信号在半导体移动过程中依然有变化，则再次水平移动第二刀片使两个刀片之间的距离进一步减小，并再次重复以上动作，直至半导体移动过程中探测器所测信号不再发生变化；

步骤5、微调第二刀片的位置，以扩大两个刀片的距离；水平移动半导体，使第一刀片在半导体表面的投影经过步骤4中令探测器信号产生变化的位置，如在探测器的最大灵敏度下所测信号未发生变化，则再次微调第二刀片的位置，进一步增大两个刀片的距离，并水平移动半导体，使第一刀片在半导体表面的投影经过步骤4中令探测器信号产生变化的位置；重复以上动作，直至探测器在最大灵敏度下刚好能探测到微小变化，则半导体表面不平整或半导体内部有缺陷的位置位于此时第二刀片的下方。