白光干涉仪在肖特基二极管晶圆的深沟槽 3D 轮廓测量

摘要：本文研究白光干涉仪在肖特基二极管晶圆深沟槽 3D 轮廓测量中的应用，分析其工作原理及适配深沟槽结构的技术优势，通过实际案例验证其测量精度，为肖特基二极管晶圆深沟槽制造的质量控制与性能优化提供技术支持。

关键词：白光干涉仪；肖特基二极管晶圆；深沟槽；3D 轮廓测量

一、引言

肖特基二极管晶圆的深沟槽是实现器件高压、低功耗特性的关键结构，承担着电场调制、电流路径控制等重要功能，其 3D 轮廓参数（如沟槽深度、侧壁陡峭度、底部平整度）直接影响器件的反向击穿电压与正向导通性能。深沟槽通常具有高深宽比（可达 30:1）、深度超 10μm 等特征，传统测量方法难以兼顾深度检测与侧壁细节捕捉。白光干涉仪凭借非接触、高分辨率及三维全域测量能力，成为肖特基二极管晶圆深沟槽 3D 轮廓测量的核心技术手段。

二、白光干涉仪工作原理

白光干涉仪基于低相干干涉技术实现三维形貌重构。其工作过程为：宽带白光经分光后形成参考光与测量光，测量光投射至肖特基二极管晶圆深沟槽表面，沟槽底部、侧壁及台面的反射光与参考光在探测器处产生干涉条纹。通过高精度纵向扫描系统（扫描精度 0.1nm）调节光程差，仅当光程差接近零时形成清晰干涉信号，结合傅里叶变换相位解算算法，可精确计算沟槽各点的高度值，重建出纳米级纵向分辨率（≤0.5nm）的 3D 轮廓，完整呈现深沟槽的微观形貌特征，包括侧壁的微小倾斜与底部的纳米级起伏。

三、技术优势

3.1 深沟槽结构适配性

针对肖特基二极管晶圆深沟槽的高深宽比与深尺度特征，白光干涉仪通过优化红外光学路径（采用 905nm 近红外光源）与环形照明系统，增强沟槽底部与侧壁的反射信号强度，有效突破传统光学测量的 “光衰减瓶颈”，即使在深度 20μm 的沟槽中，仍能保持侧壁角度测量误差＜0.3°、底部轮廓分辨率≤100nm，避免因沟槽过深导致的信号丢失。

3.2 器件特性兼容能力

肖特基二极管晶圆表面通常存在金属电极与半导体材料的异质结构，白光干涉仪通过偏振光调节与反光抑制算法，可区分金属 - 半导体界面的反射信号差异，精准定位沟槽与电极的边界轮廓，同时避免金属层高反光导致的测量失真，确保沟槽深度（精度 ±5nm）与线宽（偏差＜0.1μm）测量的准确性。

3.3 高效批量检测

支持 1mm×1mm 的单次扫描范围，结合快速拼接技术，可在 8 分钟内完成 6 英寸肖特基二极管晶圆的全域深沟槽阵列测量，同步获取沟槽深度均匀性、侧壁粗糙度（Ra＜1nm）等关键参数，检测效率较聚焦离子束显微镜（FIB）提升 30 倍以上，适配量产阶段的快速质量筛查需求。

四、应用实例

某半导体企业对 1200V 肖特基二极管晶圆的深沟槽结构（设计深度 15μm、宽度 0.5μm）进行检测，采用白光干涉仪配置 20× 物镜（视场 1mm×1mm）与深沟槽测量模式。结果显示：实际沟槽深度为 14.98±0.03μm，侧壁垂直度 89.6°，局部区域因刻蚀气体分布不均出现侧壁 0.2μm 的凹陷。基于测量数据调整 ICP 刻蚀的射频功率与气体流量后，沟槽深度一致性提升至 99.8%，侧壁平整度改善 70%，器件反向击穿电压稳定性提高 15%。

五、结语

白光干涉仪在肖特基二极管晶圆深沟槽 3D 轮廓测量中展现出显著优势，其对深沟槽结构的适配性、器件异质界面的兼容能力及高效批量检测特性，为深沟槽工艺优化与质量管控提供了可靠技术支撑，助力提升肖特基二极管的性能稳定性与制造良率。

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（以上数据为新启航实测结果）

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审核编辑 黄宇