半导体薄膜特性实时检测技术的研究

论文摘要

在半导体薄膜生长过程中,需要对半导体薄膜的特性(如薄膜应力、生长率、厚度、折射率等)进行实时检测,以实现对其生长过程进行精密控制。国内的薄膜特性检测技术大多为离线检测技术,国外的检测设备一般也仅检测个别量。本文在研究国内外薄膜特性检测技术的基础上,提出了融合基片变形测量法与反射光干涉测量法以在线检测半导体薄膜多个特性的检测方案,设计了相应的检测装置,并论证了该检测装置在线检测多点薄膜应力、薄膜生长率以及厚度和折射率等量的可行性。具体工作包括:薄膜应力现场阵列传感器的分析和设计;对LD温度控制和驱动电路提出改进方案;CCD背景光强抑制方法的研究;实验平台的搭建;薄膜特性计算软件平台的设计。最后给出部分实验及其结论以及对课题需要进一步研究和完善的内容进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 薄膜技术的应用和发展
• 1.2 薄膜特性检测的意义和现状
• 1.2.1 薄膜生长率的检测
• 1.2.2 薄膜应力的检测
• 1.3 本文的研究工作
• 第二章 薄膜特性实时检测的相关理论及方法
• 2.1 薄膜厚度实时检测方法介绍
• 2.1.1 光电极值法
• 2.1.2 波长调制法
• 2.1.3 偏振光分析法
• 2.1.4 宽光谱扫描法
• 2.1.5 石英晶振法
• 2.1.6 反射光干涉法
• 2.2 薄膜应力检测方法介绍
• 2.2.1 X射线衍射法
• 2.2.2 Raman光谱法
• 2.2.3 基片变形法
• 2.3 本章小结
• 第三章 检测装置设计
• 3.1 设计思想及总体构成
• 3.2 功率稳定可调半导体激光器
• 3.2.1 激光器的选择
• 3.2.2 LD温度控制系统
• 3.2.3 LD驱动电路的改善
• 3.3 光学分束组件
• 3.4 CCD背景光强的抑制系统
• 3.5 数据处理
• 3.5.1 光强处理
• 3.5.2 图象处理系统分析
• 3.5.2.1 图象增强技术
• 3.5.2.2 应力检测图像处理
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验与结论
• 4.1 模拟薄膜生长的干涉实验
• 4.2 薄膜厚度计算软件的仿真结果
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的工作总结
• 5.2 对研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生在读期间研究成果
• 附录A
• 附录B