CN111326433B - 半导体检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体检测装置及检测方法。其中的半导体检测装置包括：晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；入射光***，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；光学信号分拣***，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；控制***，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。所述半导体检测装置能够实现制程中的非破坏性原子级缺陷检测。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体检测装置及检测方法。
背景技术
在半导体制程中，容易因工艺或材料上的缺陷造成器件良率下降，并导致生产成本提高。现有的常规良率检测方式分为电学检测和线上量检测。
其中，电学检测能够用于发现影响器件电学性能的缺陷。然而，常规的电学检测仅能应用于后段(简称BEOL，Back End Of Line)或封装测试，无法在制程中实时发现问题并加以解决。即电学检测自问题出现至能够被检测的周期过长，容易造成无效制程的浪费，而且检测速度慢，无法实现批量化检测。
另一种传统线上量检测虽然能够实现制程中的实时检测，例如扫描电镜检测、光学明视野检测等，但其检测类型具有局限性。具体的，线上量检测通常适用于宏观物理性缺陷，例如颗粒(particles)和图案缺陷(pattern defects)等，一旦检测需求进入原子尺寸级缺陷时，线上量检测即无法满足检测需求。
综上，对于先进制程研发生产中由于采用新型材料及工艺流程所导致的原子级缺陷问题的实时检测，是目前半导体良率检测领域亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种半导体检测装置及检测方法，用于实现制程中非破坏性的原子级缺陷检测。
为解决上述问题，本发明提供一种半导体检测装置，包括：晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；入射光***，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；光学信号分拣***，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；控制***，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。
可选的，所述非线性光学信号包括二次谐波信号、三次谐波信号、和频响应信号以及差频响应信号。
可选的，还包括：晶圆对准对焦***，包括：成像单元，用于获取待测晶圆表面不同位置的成像图案；传感器，用于获取所述待测晶圆在第一方向上的位置信息，所述第一方向垂直于所述待测晶圆表面。
可选的，所述控制***包括：成像运算单元，用于根据待测晶圆表面不同位置的成像图案获取所述待测晶圆的位置信息；第一位置控制单元，用于根据所述位置信息沿平行基准平面的方向移动所述晶圆承载装置，所述基准平面平行于所述待测晶圆表面。
可选的，所述控制***包括：第二位置控制单元，用于根据所述第一方向上的位置信息移动所述晶圆承载装置，以实现第一入射光在所述待测晶圆表面对焦。
可选的，所述入射光***包括：第一光源，用于发射第一初始入射光；第一入射光调制单元，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成发射至晶圆的所述第一入射光。
可选的，所述第一光源包括激光发射器。
可选的，所述第一入射光调制单元：调制装置，用于改变所述初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；监控装置，用于监控所述第一入射光的入射光信息，并将所述入射光信息反馈至所述控制***。
可选的，入射光信息包括：功率、光强、偏振参数和光脉冲参数。
可选的，所述入射光***还包括：第二光源，用于向所述待检测晶圆发射第二入射光，所述第二入射光经待检测晶圆的反射形成第二反射光。
可选的，还包括：附加信号采集***，用于根据所述第二反射光获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制***。
可选的，所述入射光***还包括：第二入射光调制单元，用于对所述第二入射光进行调制后，将调制后的第二入射光发射至待检测晶圆表面。
可选的，还包括：附加信号采集***，用于自所述第一反射光中获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制***。
可选的，还包括：主信号采集***，用于获取所述非线性光学信号，并将所述非线性光学信号传输至所述控制***。
可选的，所述光学信号分拣***包括：滤光器，用于通过具有预设波长范围的部分第一反射光，以形成第一过渡光学信号；偏振器，用于通过具有预设偏振参数的所述第一过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号。
可选的，所述光学信号分拣***包括：偏振器，用于通过具有预设偏振参数的部分第一反射光，以形成第二过渡光学信号；滤光器，用于通过具有预设波长范围的所述第二过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号。
可选的，所述承载装置包括：承载盘，用于承载待检测晶圆；设置于所述承载盘的固定装置，用于将待检测晶圆固定于承载盘表面；机械移动组件，用于驱动所述承载盘运动。
可选的，所述固定装置为真空吸盘或固定于承载盘边缘的卡扣。
可选的，还包括：聚焦单元：用于将第一入射光聚焦于待检测单元表面。
可选的，还包括：光学准直单元：用于准直所述第一反射光，并使准直后的第一反射光入射至所述光学信号分拣***。
相应的，本发明还提供一种采用上述半导体检测装置进行的检测方法，包括：提供待检测晶圆；向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；获取所述第一反射光，并从所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。
可选的，所述待测晶圆包括：基底、以及位于基底表面的介质层。
可选的，所述第一缺陷信息包括所述基底与介质层之间界面处的界面电学属性缺陷；所述界面电学属性缺陷包括：界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷分布及缺陷以及基底半导体参杂浓度。
可选的，所述待测晶圆包括：基底、以及位于基底表面的半导体层；所述半导体层的材料为化合物半导体材料或单质半导体材料。
可选的，化合物半导体材料包括砷化镓、氮化镓或碳化硅；所述半导体层的形成工艺包括外延工艺。
可选的，所述第一缺陷信息包括：晶体结构缺陷、半导体层内部应力分布以及半导体层的外延厚度。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的半导体检测装置的技术方案中，能够自待检测晶圆表面反射的第一反射光中，分拣出用于检测的非线性光学信号。而所述非线性光学信号能够用于表征界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷及缺陷或者半导体晶体结构缺陷。从而实现在半导体制程中实时进行非破坏的半导体器件原子级缺陷检测。而且，实时半导体检测装置能够实现批量化检测，有利于缩短半导体制程周期、降低成本。
本发明的检测方法中，能够通过第一反射光中分拣出的非线性光学信号表征界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷及缺陷或者半导体晶体结构缺陷，从而实现在半导体制程中实时进行非破坏的半导体器件原子级缺陷检测，有利于缩短半导体制程周期、降低成本，实现批量化缺陷检测。
附图说明
图1至图8是本发明各实施例的半导体检测装置的结构示意图；
图9是本发明实施例的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，实现制程中实时检测原子级缺陷检测，是目前半导体良率检测领域亟待解决的问题之一。
为了解决在半导体先进制程研发生产中由于新型材料与工艺流程中出现的原子级缺陷的实时检测问题，本发明实施例提供一种半导体检测装置及检测方法。在所述半导体检测装置中，能够自第一反射光中分拣出用于检测的非线性光学信号，以此表征界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷及缺陷或者半导体晶体结构缺陷，从而实现非破坏性的半导体器件原子级缺陷检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1至图8是本发明实施例的半导体检测装置的结构示意图。
请参考图1，所述半导体检测装置的结构包括：
晶圆承载装置100，用于承载待检测晶圆101；
入射光***200，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光210，所述第一入射光210经待检测晶圆的反射形成第一反射光211；
光学信号分拣***300，用于自所述第一反射光211中分拣出非线性光学信号212；
控制***400，用于根据所述非线性光学信号212获取所述待检测晶圆101的第一缺陷信息。
以下将结合附图进行详细说明。
所述半导体检测装置能够通过非线性光学信号212表征所述待检测晶圆101内的原子级的缺陷，从而实现在工艺制程中，实时地非破坏性地获得晶圆内原子级缺陷或晶体缺陷。
具体的，通过以所述第一入射光210入射至所述待检测晶圆101表面的待测位置，使待测晶圆101的材料与所述第一入射光210的光场发射相互作用而产生光学响应，而所述光学响应中的非线性光学信号212即能够用于表征待测晶圆101内的原子级的缺陷。由于采用的是光学检测手段，因此无需对所述待测晶圆101进行破坏性检测，而且，所述光学检测能够在工艺制程中的某些关键节点进行，从而实现缺陷的实时发现以及时对制程进行改进。
所述非线性光学信号212包括和频响应(SFG)、差频响应(DFG)、二次谐波信号(SHG)、三次谐波信号(THG)及更高阶的非线性光学信号。
在本实施例中，请参考图2，所述待检测晶圆101包括：基底110、以及位于基底110表面的介质层111；在本实施例中，所述基底110的材料为单晶硅，所述介质层111的材料为氧化硅。在其它实施例中，所述基底110材料还能够为其它具有中心对称性的半导体材料；所述介质层111的材料为其它介质材料，例如氮化硅、氮氧化硅、高K介质材料(介电常数大于3.9)、低K介质材料(介电常数大于2.5小于3.9)或超低K介质材料(介电常数小于2.5)。
所述非线性光学信号212能够对介质层111与基底110之间界面处的界面态电荷势阱缺陷(Dit:interfacial trap density)以及介质层内的固有电荷及缺陷进行表征。其中，所述界面态电荷势阱缺陷分布于半导体与氧化膜的分界面处；所述介质层内的固有电荷及缺陷分布于所述介质层内部，所述介质层111固有电荷及缺陷是因介质层111成膜过程中的工艺因素引入的固有缺陷，也可由后续工艺造成的材料损伤。所述界面态电荷势阱缺陷或介质层固有电荷及缺陷会引起介质层111和基底110之间的电学性能的劣化。
具体的，由于所述基底110的材料为单晶硅，而所述单晶硅为中心对称性材料，当所述介质层111与基底110界面处存在界面态电荷A，或者所述介质层111内部存在固有电荷B时，所述界面态电荷A或固有电荷B会诱导基底110内的空间电荷分布发生变化。一旦基底内的空间电荷分布发生变化，则会导致单晶硅材料因中心对称性遭到破坏而产生电场诱导信号。而所述非线性光学信号212与所述电场诱导信号发生耦合后，即能够反映所述基底110内的空间电荷分布变化，继而表征出介质层111与基底110界面处界面态电荷势阱缺陷分布，或者所述介质层111内部固有电荷及缺陷分布。
在一实施例中，所述介质层111经过图形化。在另一实施例中，所述介质层111未经过图形化。
在另一实施例中，请参考图3，所述待测晶圆100包括：基底120、以及位于基底120表面的半导体层121；所述半导体层121的材料为化合物或单质半导体材料；化合物半导体材料包括砷化镓、氮化镓、碳化硅。所述非线性光学信号212能够对所述化合物半导体材料中的晶体结构缺陷作出响应，从而实现对所述半导体层121的晶体质量进行实时监控。
在该实施例中，所述半导体层以外延工艺形成在所述基底表面，当所述外延工艺引起所述半导体层内产生晶体结构缺陷时，所述晶体结构缺陷会与所述非线性光学信号212耦合，使得非线性光学信号212能够表征所述晶格缺陷或者晶体均匀性缺陷。其中，所述晶体结构缺陷包括晶格缺陷或者晶体均匀性缺陷，所述晶体均匀性缺陷指的是晶格的有序排列发生畸变处的缺陷。
在一实施例中，所述半导体层121经过图形化。在另一实施例中，所述半导体层121未经过图形化。
所述光学信号分拣***300用于自第一反射光211中分离出非线性光学信号212。
请参考图4，所述光学信号分拣***300包括：滤光器301和偏振器302。在本实施例中，所述滤光器301用于通过具有预设波长范围的部分第一反射光211，以形成第一过渡光学信号；所述偏振器302用于通过具有预设偏振参数的所述第一过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号212。即所述第一反射光211先经过滤光器301的滤波后，再通过所述偏振器302以过滤出具有预设偏振参数的非线性光学信号212。
请参考图5，在另一实施例中，所述偏振器302用于通过具有预设偏振参数的部分第一反射光，以形成第二过渡光学信号；所述滤光器301用于通过具有预设波长范围的所述第二过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号212。
请继续参考图1，在本实施例中，半导体检测装置还包括晶圆对准对焦***500，所述晶圆对准对焦***500用于使第一入射光210在待测晶圆100表面对准待检测位置并进行对焦。
所述晶圆对准对焦***500包括：成像单元501，用于获取待测晶圆101表面不同位置的成像图案；传感器502，用于获取所述待测晶圆101在第一方向Z上的位置信息，所述第一方向Z垂直于所述待测晶圆101表面。
在本实施例中，所述控制***400包括：成像运算单元401，用于根据待测晶圆101表面不同位置的成像图案获取所述待测晶圆的位置信息；第一位置控制单元402，用于根据所述位置信息沿平行基准平面XY的方向移动所述晶圆承载装置100，所述基准平面XY(即X坐标和Y坐标所构成的平面)平行于所述待测晶圆101表面，以实现所述待测晶圆101的对准。
当成像单元501获取待测晶圆101表面不同位置的成像图案后，所述控制***400能够通过所述成像图案获取待检测晶圆101的位置信息，进而控制晶圆承载装置100移动到所需位置以进行对准。
在本实施例中，所述控制***400还包括：第二位置控制单元403，用于根据待测晶圆101在第一方向Z上的位置信息移动所述晶圆承载装置100。
当所述传感器502获取所述待测晶圆101在第一方向Z上的位置信息后，将所述位置信息发送至所述第二位置控制单元403，所述第二位置控制单元403则根据所述第一方向Z上的位置信息移动所述晶圆承载装置100，直至第一入射光210能够在待检测晶圆101表面指定高度对焦。
所述入射光***200包括：第一光源201，用于发射第一初始入射光；第一入射光调制单元202，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成发射至晶圆101的所述第一入射光210。
在本实施例中，所述第一光源201包括激光发射器。
请参考图6，在本实施例中，所述第一入射光调制单元202包括：调制装置220，用于改变所述初始入射光222的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；监控装置221，用于监控所述第一入射光210的入射光信息，并将所述入射光信息反馈至所述控制***400。
其中，入射光信息包括：功率、光强、偏振参数和焦距等。所述调制装置220用于对入射到待测晶圆101表面的第一入射光210的光学参数进行调控。而所述监控装置221能够对第一入射光210的参数进行实时监控，并将监控得到的入射光信息反馈给控制***400，所述控制***400能够根据所获取的入射光信息控制所述调制装置对第一入射光210的光学参数进行调整。
请继续参考图1，在本实施例中，所述半导体检测装置还包括附加信号采集***600。所述第一入射光210除了在待测晶圆101表面产生第一反射光211之外，还产生附加反射光213；所述附加信号采集***600用于自所述附加反射光213中获取附加光学信号214，并将所述附加光学信号214传输至所述控制***400。所述附加光学信号214能够用于表征第二缺陷信息，通过所述第二缺陷信息实现与第一缺陷信息的互补，使检测结果更为全面。
在一实施例中，所述非线性光学信号212用于表征第一类型缺陷，所述附加光学信号214用于表征第二类型缺陷，因此所述非线性光学信号212与附加光学信号214能够实现检测结果的互补。
在另一实施例中，所述附加光学信号214对第三类型缺陷和第四类型缺陷均能够产生响应，然而，所述附加光学信号214无法对所述第三类型缺陷和第四类型缺陷进行区分。而非线性光学信号212能够对第三类型缺陷进行响应，而无法对第四类型缺陷进行响应，从而能够通过非线性光学信号212对附加光学信号214的检测结果进行分类，使检测结果的精确度提高。
在本实施例中，所述附加信号采集***600通过所述附加反射光213获取附加光学信号，即所述附加信号采集***600与光学信号分拣***300获取由同一光源提供的入射光发生反射或散射而成的反射或散射光。
在另一实施例中，所述附加信号采集***600与光学信号分拣***300获取由不同光源提供的入射光反射或散射而成的反射或散射光。
具体的，请参考图7，所述入射光***200还包括：第二光源203，用于向所述待检测晶圆101发射第二入射光215，所述第二入射光215经待检测晶圆的反射形成第二反射光216。在一实施例中，所述入射光***200还包括：第二入射光调制单元204，用于对所述第二入射光215进行调制后，将调制后的第二入射光215发射至待检测晶圆101表面。附加信号采集***600用于根据所述第二反射光216获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制***400。
在本实施例中，还包括：主信号采集***310，用于获取所述非线性光学信号212，并将所述非线性光学信号传输至所述控制***400。
所述承载装置100包括：承载盘，用于承载待检测晶圆101；设置于所述承载盘的固定装置，用于将待检测晶圆101固定于承载盘表面；机械移动组件，用于驱动所述承载盘运动。其中，所述固定装置为真空吸盘或固定于承载盘边缘的卡扣。所述机械移动组件能够根据所述第一位置控制单元402(如图1所示)或第二位置控制单元403(如图1所示)提供的信号移动所述承载盘至指定位置。
请参考图8，半导体检测装置还包括：聚焦单元230，用于将第一入射光210聚焦于待检测晶圆101表面；光学准直单元231，用于准直所述第一反射光211，并使准直后的第一反射光211入射至所述光学信号分拣***300。
相应的，本发明实施例还提供一种采用上述半导体检测装置进行检测的方法。请参考图9，图9是本发明实施例的检测方法的流程示意图，包括：
步骤S1，提供待检测晶圆；
步骤S2，向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；
步骤S3，获取所述第一反射光，并从所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；
步骤S4，根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息。
以下将结合附图进行详细说明。
请结合参考图1、图2和图5，提供待检测晶圆101。
在本实施例中，所述待检测晶圆101包括：基底110、以及位于基底110表面的介质层111；在本实施例中，所述基底110的材料为单晶硅，所述介质层111的材料为氧化硅。在其它实施例中，所述基底110材料还能够为其它具有中心对称性的半导体材料；所述介质层111的材料为其它介质材料，例如氮化硅、氮氧化硅、高K介质材料(介电常数大于3.9)、低K介质材料(介电常数大于2.5小于3.9)或超低K介质材料(介电常数小于2.5)。
其中，介质层111与基底110之间界面处具有界面态电荷势阱缺陷(Dit:interfacial trap density)；或者，所述介质层内具有固有电荷及缺陷。所述界面态电荷势阱缺陷分布于半导体与氧化膜的分界面处；所述介质层111内的固有电荷及缺陷分布于所述介质层111内部，所述介质层111固有电荷缺陷是因介质层111成膜过程中的工艺因素引入的固有缺陷，也可由后续工艺造成的材料损伤。所述界面态电荷势阱缺陷或介质层111固有电荷及缺陷会引起介质层111和基底110之间的电学性能的劣化。
在另一实施例中，请结合参考图1、图3和图5，，所述待测晶圆100包括：基底120、以及位于基底120表面的半导体层121；所述半导体层121的材料为化合物或单质半导体材料；化合物半导体材料包括砷化镓、氮化镓、碳化硅；所述半导体层的形成工艺包括外延工艺。
结合参考图5和图1，向所述待检测晶圆101发射第一入射光210，所述第一入射光210经待检测晶圆的反射形成第一反射光211。
结合参考图5和图1，获取所述第一反射光211，并从所述第一反射光211中分拣出非线性光学信号212。
所述非线性光学信号212表征所述待检测晶圆101内的原子级的缺陷，从而实现在工艺制程中，实时地非破坏性地获得晶圆内原子级缺陷或晶体缺陷。
具体的，通过以所述第一入射光210入射至所述待检测晶圆101表面的待测位置，使待测晶圆101的材料与所述第一入射光210的光场发射相互作用而产生光学响应，而所述光学响应中的非线性光学信号212即能够用于表征待测晶圆101内的原子级的缺陷。由于采用的是光学检测手段，因此无需对所述待测晶圆101进行破坏性检测，而且，所述光学检测能够在工艺制程中的关键节点进行，从而实现缺陷的实时发现以及时对制程进行改进。
所述非线性光学信号212包括和频响应(SFG)、差频响应(DFG)、二次谐波信号(SHG)、三次谐波信号(THG)及更高阶的非线性光学信号。
在本实施例中，请参考图2，所述待检测晶圆101包括：基底110、以及位于基底110表面的介质层111。
所述非线性光学信号212能够对介质层111与基底110之间界面处的界面态电荷势阱缺陷(Dit:interfacial trap density)以及介质层内的固有电荷及缺陷进行表征。其中，所述界面态电荷势阱缺陷分布于半导体与氧化膜的分界面处；所述介质层内的固有电荷及缺陷分布于所述介质层内部，所述介质层111固有电荷及缺陷是因介质层111成膜过程中的工艺因素引入的固有缺陷，也可由后续工艺造成的材料损伤。所述界面态电荷势阱缺陷或介质层固有电荷及缺陷会引起介质层111和基底110之间的电学性能的劣化。
具体的，由于所述基底110的材料为单晶硅，而所述单晶硅为中心对称性材料，当所述介质层111与基底110界面处存在界面态电荷A，或者所述介质层111内部存在固有电荷B时，所述界面态电荷A或固有电荷B会诱导基底110内的空间电荷分布发生变化。一旦基底内的空间电荷分布发生变化，则会导致单晶硅材料因中心对称性遭到破坏而产生电场诱导信号。而所述非线性光学信号212与所述电场诱导信号发生耦合后，即能够反映所述基底110内的空间电荷分布变化，继而表征出介质层111与基底110界面处是否存在界面态电荷，或者所述介质层111内部是否存在固有电荷。
在另一实施例中，请参考图3，所述待测晶圆100包括：基底120、以及位于基底120表面的半导体层121；所述半导体层121的材料为化合物或单质半导体材料；化合物半导体材料包括砷化镓、氮化镓、碳化硅。
所述非线性光学信号212能够对所述化合物半导体材料中的晶体结构缺陷作出响应，从而实现对所述半导体层121的晶体质量进行实时监控。
在该实施例中，所述半导体层以外延工艺形成在所述基底表面，当所述外延工艺引起所述半导体层内产生晶体结构缺陷时，所述晶体结构缺陷会与所述非线性光学信号212耦合，使得非线性光学信号212能够表征所述晶格缺陷或者晶体均匀性缺陷。其中，所述晶体结构缺陷包括晶格缺陷或者晶体均匀性缺陷，所述晶体均匀性缺陷指的是晶格的有序排列发生畸变处的缺陷。
结合参考图5和图1，根据所述非线性光学信号212获取所述待检测晶圆101的第一缺陷信息。
在本实施例中，如图2所示，所述待检测晶圆101包括：基底110、以及位于基底110表面的介质层111；所述第一缺陷信息包括所述基底与介质层之间界面处的界面电学属性缺陷；所述界面电学属性缺陷包括：界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷分布及缺陷、以及基底半导体参杂浓度。
在另一实施例中，如图3所示，所述待测晶圆100包括：基底120、以及位于基底120表面的半导体层121；所述第一缺陷信息包括：晶体结构缺陷、半导体层内部应力分布以及半导体层的外延厚度。
所述第一入射光210除了在待测晶圆101表面产生第一反射光211之外，还产生附加反射光213；所述检测方法还包括：自所述附加反射光213中获取附加光学信号214，并根据所述附加光学信号214获取第二缺陷信息。通过所述第二缺陷信息实现与第一缺陷信息的互补，使检测结果更为全面。
在本实施例中，所述附加光学信号214与非线性光学信号212均来自第一光源201提供的第一入射光210反射而成。
在另一实施例中，请参考图7，所述检测方法包括：向所述待检测晶圆101发射第二入射光215，所述第二入射光215经待检测晶圆101的反射或散射形成第二反射光216；根据所述第二反射光216获取附加光学信号，并根据所述附加光学信号获取第二缺陷信息。
在该实施例中，在向所述待检测晶圆发射第二入射光215之前，还能够对所述第二入射光215进行调制后，将调制后的第二入射光215发射至待检测晶圆101表面。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (25)
1.一种半导体检测装置，其特征在于，包括：
晶圆承载装置，用于承载待检测晶圆；
入射光***，用于向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光；
光学信号分拣***，用于自所述第一反射光中分拣出非线性光学信号，且所述非线性光学信号中与所述待检测晶圆产生的电场诱导信号相耦合，所述电场诱导信号因界面态电荷或固有电荷诱导基底内的空间电荷分布发生变化而产生；
控制***，用于根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息，所述第一缺陷信息包括界面电学属性缺陷，所述界面电学属性缺陷包括：界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷分布及缺陷、以及基底半导体掺杂浓度，所述控制***包括：成像运算单元，用于根据待测晶圆表面不同位置的成像图案获取所述待测晶圆的位置信息；第一位置控制单元，用于根据所述位置信息沿平行基准平面的方向移动所述晶圆承载装置，所述基准平面平行于所述待测晶圆表面。
2.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述非线性光学信号包括二次谐波信号、三次谐波信号、和频响应信号以及差频响应信号。
3.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：晶圆对准对焦***，包括：成像单元，用于获取待测晶圆表面不同位置的成像图案；传感器，用于获取所述待测晶圆在第一方向上的位置信息，所述第一方向垂直于所述待测晶圆表面。
4.如权利要求3所述的半导体检测装置，其特征在于，所述控制***包括：第二位置控制单元，用于根据所述第一方向上的位置信息移动所述晶圆承载装置，以实现第一入射光在所述待测晶圆表面对焦。
5.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光***包括：第一光源，用于发射第一初始入射光；第一入射光调制单元，用于对所述第一初始入射光进行调制，形成发射至晶圆的所述第一入射光。
6.如权利要求5所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第一光源包括激光发射器。
7.如权利要求5所述的半导体检测装置，其特征在于，所述第一入射光调制单元：调制装置，用于改变所述初始入射光的光强、偏振参数和焦距中的一者或多者；监控装置，用于监控所述第一入射光的入射光信息，并将所述入射光信息反馈至所述控制***。
8.如权利要求7所述的半导体检测装置，其特征在于，入射光信息包括：功率、光强、偏振参数和光脉冲参数。
9.如权利要求5所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光***还包括：第二光源，用于向所述待检测晶圆发射第二入射光，所述第二入射光经待检测晶圆的反射形成第二反射光。
10.如权利要求9所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：附加信号采集***，用于根据所述第二反射光获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制***。
11.如权利要求9所述的半导体检测装置，其特征在于，所述入射光***还包括：第二入射光调制单元，用于对所述第二入射光进行调制后，将调制后的第二入射光发射至待检测晶圆表面。
12.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：附加信号采集***，用于自所述第一反射光中获取附加光学信号，并将所述附加光学信号传输至所述控制***。
13.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：主信号采集***，用于获取所述非线性光学信号，并将所述非线性光学信号传输至所述控制***。
14.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述光学信号分拣***包括：滤光器，用于通过具有预设波长范围的部分第一反射光，以形成第一过渡光学信号；偏振器，用于通过具有预设偏振参数的所述第一过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号。
15.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述光学信号分拣***包括：偏振器，用于通过具有预设偏振参数的部分第一反射光，以形成第二过渡光学信号；滤光器，用于通过具有预设波长范围的所述第二过渡光学信号，以形成所述非线性光学信号。
16.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，所述承载装置包括：承载盘，用于承载待检测晶圆；设置于所述承载盘的固定装置，用于将待检测晶圆固定于承载盘表面；机械移动组件，用于驱动所述承载盘运动。
17.如权利要求16所述的半导体检测装置，其特征在于，所述固定装置为真空吸盘或固定于承载盘边缘的卡扣。
18.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：聚焦单元：用于将第一入射光聚焦于待检测单元表面。
19.如权利要求1所述的半导体检测装置，其特征在于，还包括：光学准直单元：用于准直所述第一反射光，并使准直后的第一反射光入射至所述光学信号分拣***。
20.一种采用如权利要求1至19任一项所述的半导体检测装置进行的检测方法，其特征在于，包括：
提供待检测晶圆；
向所述待检测晶圆发射第一入射光，所述第一入射光经待检测晶圆的反射形成第一反射光，且所述非线性光学信号与所述待检测晶圆中产生的电场诱导信号相耦合，所述电场诱导信号因界面态电荷或固有电荷诱导基底内的空间电荷分布发生变化而产生；
获取所述第一反射光，并从所述第一反射光中分拣出非线性光学信号；
根据所述非线性光学信号获取所述待检测晶圆的第一缺陷信息，所述第一缺陷信息包括界面电学属性缺陷，所述界面电学属性缺陷包括：界面态电荷势阱缺陷、介质层固有电荷分布及缺陷、以及基底半导体掺杂浓度。
21.如权利要求20所述的检测方法，其特征在于，所述待测晶圆包括：基底、以及位于基底表面的介质层。
22.如权利要求21所述的检测方法，其特征在于，所述第一缺陷信息包括所述基底与介质层之间界面处的界面电学属性缺陷。
23.如权利要求20所述的检测方法，其特征在于，所述待测晶圆包括：基底、以及位于基底表面的半导体层；所述半导体层的材料为化合物半导体材料或单质半导体材料。
24.如权利要求23所述的检测方法，其特征在于，化合物半导体材料包括砷化镓、氮化镓或碳化硅；所述半导体层的形成工艺包括外延工艺。
25.如权利要求23所述的检测方法，其特征在于，所述第一缺陷信息包括：晶体结构缺陷、半导体层内部应力分布以及半导体层的外延厚度。
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