单晶硅亚表面损伤层厚度检测现状
自半导体集成电路发明以来，单晶硅材料以其优异的机械和物理性能，成为制造大规模集成电路的主要材料。对单晶硅材料实施无损伤加工，是 获得高质量超光滑基材表面的核心所在，也是促进大规模集成电路技术跨入20 nm 以下节点的关键因素之一。当前，在国家科技重大专项“极大规模集成电路(IC)制造装备及成套工艺”(02 专项)的支持下，我国在集成电路制造装备与技术方面有了大幅提升，但受工艺技术与设备条件的限制，目前整体实力与国外相比仍有一定差距。其中，高质量超光滑表面的加工是IC 制造发展的瓶颈问题。
纳米材料良好的强度和韧性，已广泛应用于半导体材料、光学晶体、陶瓷等各种硬脆材料的精研与抛光。KUROBE 等使用水基纳米金刚石对硅片进行抛光，其效率高于干法抛光，且可有效降低硅表面粗糙度。胡志孟等制备的纳米金刚石抛光液用于计算机磁头超精抛光，抛光后表面粗糙度小于0.2 nm，改善了表面粗糙度50%以上。然而，由于金刚石颗粒硬度过高，当对抛光材料进行表面平坦化处理时，可能会在被抛材料表面/亚表面产生非晶层、微裂纹、位错、晶格畸变等损伤。由于损伤部位与完整晶体结构有着不同的物理化学性能，使得材料的性能往往达不到理想的要求，同时会增加后续工艺的难度。ZANZUCHI 等研究单晶硅表面晶格损伤对材料光学特性的影响时发现，材料的反射率随单晶硅表面晶格损伤程度的加深而呈明显降低趋势。BUCK 等指出，单晶硅材料在抛光过程中带来的损伤会降低其电学性能，尤其是在损伤区域附近尤为严重。总之，任何超出限度的损伤的存在，不仅导致所设计器件的精度得不到保证，同时令其性能、寿命也随之降低。因此，为了保证单晶硅晶圆的品质与质量，需要对单晶硅材料表面进行实时的检测与评估。
目前，对于半导体材料亚表面损伤层的检测方法主要包括：截面显微法、X 射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和微区拉曼等。这些检测方法可以很好地对单晶硅表面晶体结构、应力状况、化学成分进行检测。然而，上述方法不同程度地存在检测样品制作复杂、检测耗时长、费用昂贵(如TEM 检测法、微区拉曼等)、容易破坏样品并产生新的损伤(如截面显微法)等弊端，这些问题已成为亚表面损伤检测技术发展的瓶颈。因此，亟待寻求一种快速、简单、经济的硅材料亚表面损伤程度的检测方法。
