一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件材料參數(shù)的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚焦的激光微束能夠與半導(dǎo)體器件相互作用，以此技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域包括:用于失效分析的光子發(fā)射顯微鏡、掃描光束技術(shù)和共聚焦激光掃描顯微鏡，用于故障注入的密碼芯片激光攻擊安全評(píng)測(cè)技術(shù)，用于器件抗輻照能力測(cè)試的脈沖激光模擬單粒子效應(yīng)和瞬態(tài)劑量率效應(yīng)試驗(yàn)技術(shù)。上述應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)共同特征在于聚焦的激光微束需要穿過器件襯底材料或正面鈍化層，定位于器件內(nèi)部的特定區(qū)域才能完成試驗(yàn)測(cè)試。在光與材料的作用過程中，包括了器件材料表面和界面處的反射，光穿過材料引起的能量衰減等。為方便將聚焦激光微束定位于器件指定位置，并能得到指定區(qū)域的激光能量數(shù)值，需要明確器件材料的吸收系數(shù)。
[0003]針對(duì)器件材料吸收系數(shù)的測(cè)量方法，在半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域也是較為成熟的技術(shù)手段，其基本的原理是首先利用二次離子質(zhì)譜儀測(cè)量材料的摻雜濃度，再依據(jù)摻雜濃度與吸收系數(shù)的關(guān)系曲線(這個(gè)關(guān)系在物理學(xué)研究領(lǐng)域是確定的已知關(guān)系)獲得材料的吸收系數(shù)。但是，采用二次離子質(zhì)譜儀的測(cè)量成本相對(duì)較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有技術(shù)中采用二次離子質(zhì)譜儀測(cè)量、計(jì)算半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的成本較高的問題，提供一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法。利用該光學(xué)測(cè)量方法能夠?qū)崿F(xiàn)材料吸收系數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)量，降低了測(cè)量成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法，包括:
[0006]步驟I)測(cè)量半導(dǎo)體器件材料被測(cè)位置的厚度d及反射率R ;
[0007]步驟2)利用能量計(jì)分別測(cè)量照射于被測(cè)位置一面的光能量&和經(jīng)被測(cè)位置另一面穿透的光能量E2后，計(jì)算獲得經(jīng)被測(cè)位置一面反射后入射至材料內(nèi)的光能量E 0 =E1 (1-R)，和穿透至被測(cè)位置另一面反射前的光能量E = E2/(1-R);
[0008]步驟3)利用公式E = E0e “計(jì)算得到材料的吸收系數(shù)α。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的照射于被測(cè)位置一面的光采用聚焦激光微束。
[0010]本發(fā)明的一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]利用透射方法測(cè)量光在穿透材料前及后的激光能量數(shù)值，再依據(jù)Beer定律E =E0e °d計(jì)算得到材料的吸收系數(shù)，其中E。為入射激光經(jīng)過材料表面反射后進(jìn)入樣品中的能量，E為穿透材料后的激光能量與界面處反射回材料內(nèi)部的激光能量之和，降低了測(cè)量成本。測(cè)量中使用聚焦的光束不僅能夠克服材料摻雜的不均勻分布，還能夠得到吸收系數(shù)的二維分布圖。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法流程圖。
[0013]圖2是利用本發(fā)明的方法測(cè)量被測(cè)樣品吸收系數(shù)的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法，包括:
[0016]步驟I)測(cè)量半導(dǎo)體器件材料被測(cè)位置的厚度d及反射率R ;被測(cè)樣品必須是單一材料，且材料的兩面均不能有與空氣以外的其它材料相接觸的界面存在，測(cè)試前首先測(cè)量材料的厚度d和反射率R。
[0017]步驟2)利用能量計(jì)分別測(cè)量照射于被測(cè)位置一面的光能量&和經(jīng)被測(cè)位置另一面穿透的光能量E2后，計(jì)算獲得經(jīng)被測(cè)位置一面反射后入射至材料內(nèi)的光能量E 0 =E1 (1-R)，和穿透至被測(cè)位置另一面反射前的光能量E = E2/(1-R);考慮到光入射到被測(cè)樣品表面時(shí)存在反射，實(shí)際入射到被測(cè)樣品中的能量為E1 (1-R)，同樣，光從被測(cè)樣品透射到空氣中也存在界面處的反射，實(shí)際在被測(cè)樣品中衰減后的能量SE2/(1-R)，其中R為被測(cè)樣品表面的反射率。因?yàn)槭峭环N材料，所以兩材料表面與空氣接觸面的反射率屬同一個(gè)數(shù)值。
[0018]另外，所述的照射于被測(cè)位置一面的光可采用聚焦激光微束。所述材料厚度測(cè)量所用的設(shè)備是能夠完成激光微束聚焦的裝置，同時(shí)需要一個(gè)精度能夠滿足要求的激光能量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。只需要測(cè)量樣品兩面的入射能量與透射能量即可。
[0019]步驟3)利用公式E = E0e °d計(jì)算得到材料的吸收系數(shù)α。依據(jù)Beer定律E J(1-R) = E1(1-R)e °d計(jì)算得到材料的吸收系數(shù)，如圖2所示，其中E i為能量計(jì)測(cè)量的入射激光能量，E2為能量計(jì)測(cè)量的穿透材料后的激光能量，d為材料的厚度，α為求得的材料吸收系數(shù)。
[0020]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法，其特征在于，包括: 步驟I)測(cè)量半導(dǎo)體器件材料被測(cè)位置的厚度d及反射率R ; 步驟2)利用能量計(jì)分別測(cè)量照射于被測(cè)位置一面的光能量EJP經(jīng)被測(cè)位置另一面穿透的光能量^后，計(jì)算獲得經(jīng)被測(cè)位置一面反射后入射至材料內(nèi)的光能量E。= E ! (1-R)，和穿透至被測(cè)位置另一面反射前的光能量E = E2/(1-R); 步驟3)利用公式E = E0e °d計(jì)算得到材料的吸收系數(shù)α。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法，其特征在于，所述的照射于被測(cè)位置一面的光采用聚焦激光微束。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體器件材料吸收系數(shù)的光學(xué)測(cè)量方法，包括：步驟1)測(cè)量半導(dǎo)體器件材料被測(cè)位置的厚度d及反射率R；步驟2)利用能量計(jì)分別測(cè)量照射于被測(cè)位置一面的光能量E1和經(jīng)被測(cè)位置另一面穿透的光能量E2后，計(jì)算獲得經(jīng)被測(cè)位置一面反射后入射至材料內(nèi)的光能量E0＝E1(1-R)，和穿透至被測(cè)位置另一面反射前的光能量E＝E2/(1-R)；步驟3)利用公式E＝E0e-αd計(jì)算得到材料的吸收系數(shù)α。利用該光學(xué)測(cè)量方法能夠?qū)崿F(xiàn)材料吸收系數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)量，降低了測(cè)量成本。
【IPC分類】G01N21/17
【公開號(hào)】CN105067529
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510524097
【發(fā)明人】封國強(qiáng), 馬英起, 韓建偉, 上官士鵬, 朱翔, 陳睿
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日