[发明专利]一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件材料参数的测量技术领域，具体涉及一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法。

背景技术

聚焦的激光微束能够与半导体器件相互作用，以此技术能够实现的应用领域包括：用于失效分析的光子发射显微镜、扫描光束技术和共聚焦激光扫描显微镜，用于故障注入的密码芯片激光攻击安全评测技术，用于器件抗辐照能力测试的脉冲激光模拟单粒子效应和瞬态剂量率效应试验技术。上述应用领域的一个共同特征在于聚焦的激光微束需要穿过器件衬底材料或正面钝化层，定位于器件内部的特定区域才能完成试验测试。在光与材料的作用过程中，包括了器件材料表面和界面处的反射，光穿过材料引起的能量衰减等。为方便将聚焦激光微束定位于器件指定位置，并能得到指定区域的激光能量数值，需要明确器件材料的吸收系数。

针对器件材料吸收系数的测量方法，在半导体参数测量领域也是较为成熟的技术手段，其基本的原理是首先利用二次离子质谱仪测量材料的掺杂浓度，再依据掺杂浓度与吸收系数的关系曲线(这个关系在物理学研究领域是确定的已知关系)获得材料的吸收系数。但是，采用二次离子质谱仪的测量成本相对较高。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有技术中采用二次离子质谱仪测量、计算半导体器件材料吸收系数的成本较高的问题，提供一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法。利用该光学测量方法能够实现材料吸收系数的现场原位测量，降低了测量成本。

为实现上述目的，本发明的一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法，包括：

步骤1)测量半导体器件材料被测位置的厚度d及反射率R；

步骤2)利用能量计分别测量照射于被测位置一面的光能量E₁和经被测位置另一面穿透的光能量E₂后，计算获得经被测位置一面反射后入射至材料内的光能量E₀＝E₁(1-R)，和穿透至被测位置另一面反射前的光能量E＝E₂/(1-R)；

步骤3)利用公式E＝E₀e^-αd计算得到材料的吸收系数α。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的照射于被测位置一面的光采用聚焦激光微束。

本发明的一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法优点在于：

利用透射方法测量光在穿透材料前及后的激光能量数值，再依据Beer定律E＝E₀e^-αd计算得到材料的吸收系数，其中E₀为入射激光经过材料表面反射后进入样品中的能量，E为穿透材料后的激光能量与界面处反射回材料内部的激光能量之和，降低了测量成本。测量中使用聚焦的光束不仅能够克服材料掺杂的不均匀分布，还能够得到吸收系数的二维分布图。

附图说明

图1是本发明的一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法流程图。

图2是利用本发明的方法测量被测样品吸收系数的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种用于半导体器件材料吸收系数的光学测量方法，包括：

步骤1)测量半导体器件材料被测位置的厚度d及反射率R；被测样品必须是单一材料，且材料的两面均不能有与空气以外的其它材料相接触的界面存在，测试前首先测量材料的厚度d和反射率R。

步骤2)利用能量计分别测量照射于被测位置一面的光能量E₁和经被测位置另一面穿透的光能量E₂后，计算获得经被测位置一面反射后入射至材料内的光能量E₀＝E₁(1-R)，和穿透至被测位置另一面反射前的光能量E＝E₂/(1-R)；考虑到光入射到被测样品表面时存在反射，实际入射到被测样品中的能量为E₁(1-R)，同样，光从被测样品透射到空气中也存在界面处的反射，实际在被测样品中衰减后的能量为E₂/(1-R)，其中R为被测样品表面的反射率。因为是同一种材料，所以两材料表面与空气接触面的反射率属同一个数值。

另外，所述的照射于被测位置一面的光可采用聚焦激光微束。所述材料厚度测量所用的设备是能够完成激光微束聚焦的装置，同时需要一个精度能够满足要求的激光能量计进行测量。只需要测量样品两面的入射能量与透射能量即可。