摘要：本文研究白光干涉儀在肖特基二極管晶圓深溝槽 3D 輪廓測量中的應用，分析其工作原理及適配深溝槽結構的技術優勢，通過實際案例驗證其測量精度，為肖特基二極管晶圓深溝槽制造的質量控制與性能優化提供技術支持。

關鍵詞：白光干涉儀；肖特基二極管晶圓；深溝槽；3D 輪廓測量

一、引言

肖特基二極管晶圓的深溝槽是實現器件高壓、低功耗特性的關鍵結構，承擔著電場調制、電流路徑控制等重要功能，其 3D 輪廓參數（如溝槽深度、側壁陡峭度、底部平整度）直接影響器件的反向擊穿電壓與正向導通性能。深溝槽通常具有高深寬比（可達 30:1）、深度超 10μm 等特征，傳統測量方法難以兼顧深度檢測與側壁細節捕捉。白光干涉儀憑借非接觸、高分辨率及三維全域測量能力，成為肖特基二極管晶圓深溝槽 3D 輪廓測量的核心技術手段。

二、白光干涉儀工作原理

白光干涉儀基于低相干干涉技術實現三維形貌重構。其工作過程為：寬帶白光經分光后形成參考光與測量光，測量光投射至肖特基二極管晶圓深溝槽表面，溝槽底部、側壁及臺面的反射光與參考光在探測器處產生干涉條紋。通過高精度縱向掃描系統（掃描精度 0.1nm）調節光程差，僅當光程差接近零時形成清晰干涉信號，結合傅里葉變換相位解算算法，可精確計算溝槽各點的高度值，重建出納米級縱向分辨率（≤0.5nm）的 3D 輪廓，完整呈現深溝槽的微觀形貌特征，包括側壁的微小傾斜與底部的納米級起伏。

三、技術優勢

3.1 深溝槽結構適配性

針對肖特基二極管晶圓深溝槽的高深寬比與深尺度特征，白光干涉儀通過優化紅外光學路徑（采用 905nm 近紅外光源）與環形照明系統，增強溝槽底部與側壁的反射信號強度，有效突破傳統光學測量的 “光衰減瓶頸”，即使在深度 20μm 的溝槽中，仍能保持側壁角度測量誤差＜0.3°、底部輪廓分辨率≤100nm，避免因溝槽過深導致的信號丟失。

3.2 器件特性兼容能力

肖特基二極管晶圓表面通常存在金屬電極與半導體材料的異質結構，白光干涉儀通過偏振光調節與反光抑制算法，可區分金屬 - 半導體界面的反射信號差異，精準定位溝槽與電極的邊界輪廓，同時避免金屬層高反光導致的測量失真，確保溝槽深度（精度 ±5nm）與線寬（偏差＜0.1μm）測量的準確性。

3.3 高效批量檢測

支持 1mm×1mm 的單次掃描范圍，結合快速拼接技術，可在 8 分鐘內完成 6 英寸肖特基二極管晶圓的全域深溝槽陣列測量，同步獲取溝槽深度均勻性、側壁粗糙度（Ra＜1nm）等關鍵參數，檢測效率較聚焦離子束顯微鏡（FIB）提升 30 倍以上，適配量產階段的快速質量篩查需求。

四、應用實例

某半導體企業對 1200V 肖特基二極管晶圓的深溝槽結構（設計深度 15μm、寬度 0.5μm）進行檢測，采用白光干涉儀配置 20× 物鏡（視場 1mm×1mm）與深溝槽測量模式。結果顯示：實際溝槽深度為 14.98±0.03μm，側壁垂直度 89.6°，局部區域因刻蝕氣體分布不均出現側壁 0.2μm 的凹陷。基于測量數據調整 ICP 刻蝕的射頻功率與氣體流量后，溝槽深度一致性提升至 99.8%，側壁平整度改善 70%，器件反向擊穿電壓穩定性提高 15%。

五、結語

白光干涉儀在肖特基二極管晶圓深溝槽 3D 輪廓測量中展現出顯著優勢，其對深溝槽結構的適配性、器件異質界面的兼容能力及高效批量檢測特性，為深溝槽工藝優化與質量管控提供了可靠技術支撐，助力提升肖特基二極管的性能穩定性與制造良率。

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（以上數據為新啟航實測結果）

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審核編輯 黃宇