摘要：本文研究白光干涉儀在肖特基二極管晶圓深溝槽 3D 輪廓測(cè)量中的應(yīng)用，分析其工作原理及適配深溝槽結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過實(shí)際案例驗(yàn)證其測(cè)量精度，為肖特基二極管晶圓深溝槽制造的質(zhì)量控制與性能優(yōu)化提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：白光干涉儀；肖特基二極管晶圓；深溝槽；3D 輪廓測(cè)量

一、引言

肖特基二極管晶圓的深溝槽是實(shí)現(xiàn)器件高壓、低功耗特性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著電場(chǎng)調(diào)制、電流路徑控制等重要功能，其 3D 輪廓參數(shù)（如溝槽深度、側(cè)壁陡峭度、底部平整度）直接影響器件的反向擊穿電壓與正向?qū)ㄐ阅?。深溝槽通常具有高深寬比（可達(dá) 30:1）、深度超 10μm 等特征，傳統(tǒng)測(cè)量方法難以兼顧深度檢測(cè)與側(cè)壁細(xì)節(jié)捕捉。白光干涉儀憑借非接觸、高分辨率及三維全域測(cè)量能力，成為肖特基二極管晶圓深溝槽 3D 輪廓測(cè)量的核心技術(shù)手段。

二、白光干涉儀工作原理

白光干涉儀基于低相干干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維形貌重構(gòu)。其工作過程為：寬帶白光經(jīng)分光后形成參考光與測(cè)量光，測(cè)量光投射至肖特基二極管晶圓深溝槽表面，溝槽底部、側(cè)壁及臺(tái)面的反射光與參考光在探測(cè)器處產(chǎn)生干涉條紋。通過高精度縱向掃描系統(tǒng)（掃描精度 0.1nm）調(diào)節(jié)光程差，僅當(dāng)光程差接近零時(shí)形成清晰干涉信號(hào)，結(jié)合傅里葉變換相位解算算法，可精確計(jì)算溝槽各點(diǎn)的高度值，重建出納米級(jí)縱向分辨率（≤0.5nm）的 3D 輪廓，完整呈現(xiàn)深溝槽的微觀形貌特征，包括側(cè)壁的微小傾斜與底部的納米級(jí)起伏。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)

3.1 深溝槽結(jié)構(gòu)適配性

針對(duì)肖特基二極管晶圓深溝槽的高深寬比與深尺度特征，白光干涉儀通過優(yōu)化紅外光學(xué)路徑（采用 905nm 近紅外光源）與環(huán)形照明系統(tǒng)，增強(qiáng)溝槽底部與側(cè)壁的反射信號(hào)強(qiáng)度，有效突破傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量的 “光衰減瓶頸”，即使在深度 20μm 的溝槽中，仍能保持側(cè)壁角度測(cè)量誤差＜0.3°、底部輪廓分辨率≤100nm，避免因溝槽過深導(dǎo)致的信號(hào)丟失。

3.2 器件特性兼容能力

肖特基二極管晶圓表面通常存在金屬電極與半導(dǎo)體材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，白光干涉儀通過偏振光調(diào)節(jié)與反光抑制算法，可區(qū)分金屬 - 半導(dǎo)體界面的反射信號(hào)差異，精準(zhǔn)定位溝槽與電極的邊界輪廓，同時(shí)避免金屬層高反光導(dǎo)致的測(cè)量失真，確保溝槽深度（精度 ±5nm）與線寬（偏差＜0.1μm）測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.3 高效批量檢測(cè)

支持 1mm×1mm 的單次掃描范圍，結(jié)合快速拼接技術(shù)，可在 8 分鐘內(nèi)完成 6 英寸肖特基二極管晶圓的全域深溝槽陣列測(cè)量，同步獲取溝槽深度均勻性、側(cè)壁粗糙度（Ra＜1nm）等關(guān)鍵參數(shù)，檢測(cè)效率較聚焦離子束顯微鏡（FIB）提升 30 倍以上，適配量產(chǎn)階段的快速質(zhì)量篩查需求。

四、應(yīng)用實(shí)例

某半導(dǎo)體企業(yè)對(duì) 1200V 肖特基二極管晶圓的深溝槽結(jié)構(gòu)（設(shè)計(jì)深度 15μm、寬度 0.5μm）進(jìn)行檢測(cè)，采用白光干涉儀配置 20× 物鏡（視場(chǎng) 1mm×1mm）與深溝槽測(cè)量模式。結(jié)果顯示：實(shí)際溝槽深度為 14.98±0.03μm，側(cè)壁垂直度 89.6°，局部區(qū)域因刻蝕氣體分布不均出現(xiàn)側(cè)壁 0.2μm 的凹陷?；跍y(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整 ICP 刻蝕的射頻功率與氣體流量后，溝槽深度一致性提升至 99.8%，側(cè)壁平整度改善 70%，器件反向擊穿電壓穩(wěn)定性提高 15%。

五、結(jié)語

白光干涉儀在肖特基二極管晶圓深溝槽 3D 輪廓測(cè)量中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，其對(duì)深溝槽結(jié)構(gòu)的適配性、器件異質(zhì)界面的兼容能力及高效批量檢測(cè)特性，為深溝槽工藝優(yōu)化與質(zhì)量管控提供了可靠技術(shù)支撐，助力提升肖特基二極管的性能穩(wěn)定性與制造良率。

大視野 3D 白光干涉儀：納米級(jí)測(cè)量全域解決方案?

突破傳統(tǒng)局限，定義測(cè)量新范式！大視野 3D 白光干涉儀憑借創(chuàng)新技術(shù)，一機(jī)解鎖納米級(jí)全場(chǎng)景測(cè)量，重新詮釋精密測(cè)量的高效精密。

三大核心技術(shù)革新?

1）智能操作革命：告別傳統(tǒng)白光干涉儀復(fù)雜操作流程，一鍵智能聚焦掃描功能，輕松實(shí)現(xiàn)亞納米精度測(cè)量，且重復(fù)性表現(xiàn)卓越，讓精密測(cè)量觸手可及。?

2）超大視野 + 超高精度：搭載 0.6 倍鏡頭，擁有 15mm 單幅超大視野，結(jié)合 0.1nm 級(jí)測(cè)量精度，既能滿足納米級(jí)微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)檢測(cè)，又能無縫完成 8 寸晶圓 FULL MAPPING 掃描，實(shí)現(xiàn)大視野與高精度的完美融合。?

3）動(dòng)態(tài)測(cè)量新維度：可集成多普勒激光測(cè)振系統(tǒng)，打破靜態(tài)測(cè)量邊界，實(shí)現(xiàn) “動(dòng)態(tài)” 3D 輪廓測(cè)量，為復(fù)雜工況下的測(cè)量需求提供全新解決方案。?

實(shí)測(cè)驗(yàn)證硬核實(shí)力?

1）硅片表面粗糙度檢測(cè)：憑借優(yōu)于 1nm 的超高分辨率，精準(zhǔn)捕捉硅片表面微觀起伏，實(shí)測(cè)粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，為半導(dǎo)體制造品質(zhì)把控提供可靠數(shù)據(jù)支撐。?

（以上數(shù)據(jù)為新啟航實(shí)測(cè)結(jié)果）

有機(jī)油膜厚度掃描：毫米級(jí)超大視野，輕松覆蓋 5nm 級(jí)有機(jī)油膜，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域高精度厚度檢測(cè)，助力潤(rùn)滑材料研發(fā)與質(zhì)量檢測(cè)。?

高深寬比結(jié)構(gòu)測(cè)量：面對(duì)深蝕刻工藝形成的深槽結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)強(qiáng)大測(cè)量能力，精準(zhǔn)獲取槽深、槽寬數(shù)據(jù)，解決行業(yè)測(cè)量難題。?

分層膜厚無損檢測(cè)：采用非接觸、非破壞測(cè)量方式，對(duì)多層薄膜進(jìn)行 3D 形貌重構(gòu)，精準(zhǔn)分析各層膜厚分布，為薄膜材料研究提供無損檢測(cè)新方案。?

新啟航半導(dǎo)體，專業(yè)提供綜合光學(xué)3D測(cè)量解決方案！

審核編輯 黃宇