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半导体材料微/纳米级体缺陷的无损检测,是目前国内外微/纳米技术研究中的热点之一,它对大规模、超大规模集成电路及微型机电系统(MEMS)技术的发展具有重要的意义。然而由于现有的各种检测材料微体缺陷的方法,如超声法、透射电镜法及光学法等,都不适合于对半导体材料微/纳米级的体缺陷的无损检测,因此发展一种适合于无损检测半导体材料微/纳米级体缺陷的技术,日益受到了国内外专家的重视。
本篇论文首次提出了一种基于近红外激光散射原理的半导体材料微体缺陷无损检测新途径,在理论上证明了这种新途径的正确性和可行性,设计研制了一套基于近红外激光散射的半导体材料微体缺陷扫描层析检测系统,并通过实验实现了对半导体材料内微体缺陷的检测。
首先,本文对光的弹性散射理论:瑞利散射定律、米氏理论和广义洛伦兹—米氏理论等进行了深入系统的研究,并在此基础上,创造性地提出了一种基于近红外激光散射原理、在垂直于入射光的方向接收散射光并由散射光的分布来判断微体缺陷大小的半导体材料微体缺陷无损检测新途径。
其次,通过对光的弹性散射理论——广义洛伦兹—米氏理论进行的数值计算,在计算机上实现了对基于近红外激光散射的半导体材料微体缺陷无损检测新技术的理论数值仿真,从理论上证明了所提出的检测新技术的正确性与可行性。然后,针对所提出的半导体材料微体缺陷近红外激光散射扫描层析无损检测新途径,对微体缺陷的大小和相对折射率对散射光分布的影响进行了研究,对散射光分布的特征进行了提取,提出了第一特征值和第二特征值的概念,为利用散射光的分布来判断微体缺陷的大小量级提供了理论依据。
最后,在以上理论分析的指导下,设计研制了一套基于近红外激光散射的半导体材料微体缺陷激光扫描层析检测系统,利用所研制的近红外激光散射扫描层析检测系统对半导体样品进行了检测,获得了由微体缺陷发出的散射光分布图样,由散射光分布图样判断出了各个微体缺陷的大小量级,验证了所提出的基于近红外激光散射的半导体材料微体缺陷检测新途径的正确性和可行性。