[發(fā)明專利]半導(dǎo)體微臺面列陣的測量裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210525706.0
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103033131A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊敏;趙迎春;董旭;時文華;張寶順
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B11/22;G01B11/14
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有周期結(jié)構(gòu)且特征尺寸為微米的半導(dǎo)體微臺面列陣的測量裝置和方法，本發(fā)明的測量裝置實現(xiàn)了微臺面列陣的無損、快速成像與三維尺寸的準(zhǔn)確測量。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體微臺面列陣成形是紅外焦平面探測器芯片制作的關(guān)鍵技術(shù)，列陣中的一個單元對應(yīng)于最終焦平面探測器的一個像元。焦平面探測器成像質(zhì)量的提升要求像元數(shù)量的增加與尺寸減小，目前30萬像素焦平面芯片微臺面尺寸已小于10^-5cm²，微臺面間距與深度通常在微米量級。微臺面列陣的制作質(zhì)量評估，常用的方法是采用刀具解理芯片材料，將含有微臺面列陣區(qū)域且橫截面為平整解理面的樣品置于掃描電鏡中觀察與精確測量。由于微臺面間距只有數(shù)微米，采用探針測量的臺階儀以及原子力顯微鏡等儀器難以測量微臺面的深度信息。此外，上述測量方法會對樣品造成損傷、破壞，被測芯片材料無法再進(jìn)行后續(xù)制造工藝。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體微臺面測量裝置和方法，實現(xiàn)對微臺面列陣橫向與縱向的無損、快速光學(xué)成像并準(zhǔn)確提取微臺面尺寸、深度、臺面間距與深度等信息，從而提高微臺面列陣的測量效率與精度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種半導(dǎo)體微臺面列陣的測量方法，包括如下步驟：

（1）采用第一裝置測量半導(dǎo)體微臺面列陣樣品的臺面與深度尺寸；

所述第一裝置，包括：

第一熱光源，該第一熱光源發(fā)出紅外光；

第一分束器，將所述紅外光分成第一光束和第二光束，

第一光束通過第一顯微物鏡照射到樣品上，所述樣品固定于第一平移臺上，第一光束在樣品上的反射光通過第一顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機(jī)的光敏面上；

第二光束通過第二顯微物鏡照射到第一反射鏡上，第一反射鏡固定于第二平移臺上，第二光束在第一反射鏡上的反射光通過第二顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機(jī)的光敏面上；

數(shù)據(jù)采集卡，采集所述紅外相機(jī)的電信號并存儲在計算機(jī)上；

計算機(jī)，連接于所述第一平移臺和第二平移臺，并控制第一平移臺沿垂直于第一光束的方向移動，實現(xiàn)對樣品的橫向掃描，以及控制第二平移臺沿平行于第二光束的方向移動以及沿該方向的振動，實現(xiàn)對樣品的縱向掃描與第一反射鏡的振動；

（2）采用第二裝置測量半導(dǎo)體微臺面列陣樣品的反射率，使用步驟（1）中測得的臺面與深度尺寸作為初值去擬合該反射率曲線，得到準(zhǔn)確的微臺面列陣樣品的臺面寬度與深度值；

所述第二裝置，包括：

第二熱光源，該第二熱光源發(fā)出紅外光；

第二分束器，將所述紅外光分成第三光束和第四光束，

所述第三光束照射到第二反射鏡上，所述第四光束照射到第三反射鏡上，第三反射鏡固定于第三平移臺上，第三光束在第二反射鏡上的反射光束透過第二分束器，第四光束在第三反射鏡上的反射光束在第一分束器上發(fā)生反射，兩束反射光束通過偏振片與第三分束器后照射在樣品上，樣品固定于第四平移臺上，樣品的反射光照射到第三分束器后發(fā)生反射，反射光被單元探測器收集，探測到的電信號通過前置放大器放大后再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡存儲在計算機(jī)上并作反射率光譜提取與處理；

計算機(jī)，連接于所述第三平移臺和第四平移臺，并控制第三平移臺沿垂直于第三光束的方向移動，以及控制第四平移臺沿平行于第四光束的方向移動，實現(xiàn)樣品上入射光波長的掃描。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一熱光源和第二熱光源為鹵鎢燈。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一熱光源和第二熱光源的色溫為2000~6000K。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二平移臺實現(xiàn)0.01?~?10?cm/s的勻速運(yùn)動與10~1kHz的振動。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述紅外相機(jī)的探測范圍為0.8~2.5μm，幀頻10~100Hz，所述單元探測器的探測范圍為2~12μm。

本發(fā)明還公開了一種半導(dǎo)體微臺面列陣的測量裝置，包括：

第一熱光源，該第一熱光源發(fā)出紅外光；

第一分束器，將所述紅外光分成第一光束和第二光束，

第一光束通過第一顯微物鏡照射到樣品上，所述樣品固定于第一平移臺上，第一光束在樣品上的反射光通過第一顯微物鏡和第一分束器后通過第一透鏡聚焦到紅外相機(jī)的光敏面上；