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Raman光谱应用第十九辑 SisN₄的应力测试。

如图1所示，为实验方法。

本次实验以SisN₄晶圆样品为测试对象，采用整晶圆螺旋扫描方式完成全域应力表征，具体实验参数与操作设置如下，实验流程如图 1 所示：

扫描设置：整晶圆螺旋扫描，扫描半径 47mm，实现晶圆全域的无死角应力检测；

光学系统：物镜选用100× 高倍物镜，数值孔径 0.80，保证测试的高空间分辨率与信号收集效率；

自动控制：开启自动对焦功能，有效补偿样品表面的微小平整度差异，确保测试点聚焦精准，提升数据重复性；

激发与采集参数：激发光强300μW，避免强光导致的样品热效应与晶格损伤；积分时间 5s，保证 Raman 信号的充分采集，降低噪声干扰，提升谱图质量。

图1. 实验方法

由此得到图2所示的实验结果。

图2. 实验数据

通过上述实验方法与计算流程，完成 SisN₄晶圆的全域应力测试，得到样品的应力分布图与中心横向拉线的应力截线图（图2），从二维全域分布和一维线性截线两个维度，直观展现SisN₄晶圆的应力分布特征与数值变化规律，具体分析如下：

应力分布整体特征：从应力分布图可清晰看到 Si₃N₄晶圆的应力空间分布状态，应力数值呈规律性区域变化，无明显局部应力突变点，说明样品晶格畸变相对均匀，制备工艺的一致性较好；

应力数值范围：结合应力截线图的横坐标（晶圆测试位置，单位 mm）与纵坐标（应力数值，单位 MPa），可知该 SisN₄样品的应力数值在±150MPa 区间内，整体以拉应力为主，应力较小；

应力变化趋势：从截线图的数值变化来看，测试位置沿中心横向拉线方向移动时，应力数值平稳起伏，无剧烈波动，反映出样品制备过程中，热应力、晶格生长应力的分布相对均匀，未出现局部应力集中的情况。这一结果表明该样品使用的生长方式能有效提升 SisN₄材料在器件应用中的结构稳定性，延长其使用寿命。

将 Raman 光谱无损检测技术应用于 SisN₄材料应力测试，可实现材料研发、制备工艺优化、成品质量检测全流程的应力表征。通过精准分析应力分布与工艺参数的关联，能为优化 SisN₄制备工艺、提升产品良率提供数据支撑，同时也为半导体、微电子等领域中高性能陶瓷材料的应力调控与性能提升，提供了重要的检测手段。

后续我们将持续分享 Raman 光谱在各类功能材料表征中的应用案例，深入解析不同材料的测试方法与数据处理技巧，敬请大家关注！