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晶圓應(yīng)力檢測是半導(dǎo)制造過程中極為重要的一環(huán)。傳統(tǒng)上晶圓的內(nèi)應(yīng)力大多都不是直接測量的，而是通過曲率法間接進(jìn)行測量的，也就是用各種辦法測量出晶圓的形變程度（例如翹曲度），再通過幾何形變與應(yīng)力之間著名的斯托尼方程（Stoney’s Equation）計算出晶圓的應(yīng)力。那么問題就來了：晶圓是形變越大應(yīng)力就一定越大么？

這個在硅半導(dǎo)體中大抵是沒有問題的。硅工業(yè)發(fā)展到今天，晶圓的質(zhì)量已得到了很好的控制，缺陷密度極低。晶圓的形變主要由晶格常數(shù)的變化——也就是晶格共價鍵的拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)引起，這種情況符合基于彈性形變理論的斯托尼方程所描述的狀況。

而在SiC等寬禁帶半導(dǎo)體身上情況就不同了——有大量的位錯、層錯等晶格缺陷存在。自從1931年Berg第一個從拍攝的X-射線單晶形貌像中發(fā)現(xiàn)塑性形變以來，位錯等晶格缺陷被認(rèn)為是塑性形變的主要來源之一。這種情況下，通過測量晶圓幾何形變進(jìn)而通過斯托尼方程計算出應(yīng)力的方法就值得商榷了。而下面就是一個翹曲度變化和應(yīng)力變化趨勢相反的例子。

圖1用拉曼光譜法測量半片6吋SiC應(yīng)力分布。（a）未打開真空吸氣，樣品自然放置在樣品盤上，有翹曲但應(yīng)力分布均勻；（b）打開真空吸氣將樣品吸牢在樣品盤上，樣品中間部位明顯出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域（偽彩色為紅色的區(qū)域）。

如圖1所示，采用共焦方法在樣品表面逐點采集SiC拉曼光譜，并對777 cm-1附近的特征峰進(jìn)行擬合，通過峰位的移動計算應(yīng)力的大小，進(jìn)而得出在整個樣品上的分布。我們可以看到未開吸氣、樣品自然放置的時候，雖然有翹曲但應(yīng)力分布在整個表面是均勻的；而當(dāng)打開真空吸氣將樣品吸牢時，雖然翹曲降低、樣品被吸平了，但是中央部分出現(xiàn)了明顯應(yīng)力集中的區(qū)域。從原理上，這種方法測應(yīng)力，直接反映的就是晶格共價鍵的形變對聲子譜造成的影響，從而與位錯等缺陷引起的塑性形變沒有直接的關(guān)系。當(dāng)然，對這么大且有翹曲的樣品進(jìn)行拉曼光譜掃描成像的測試，沒有帶激光自動聚焦跟蹤表面功能的自動化掃描系統(tǒng)的支持是不可能的，而這也正是我司面向半導(dǎo)體工業(yè)的R1系列晶圓級共焦拉曼光譜儀的主要特色之一。

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