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            2. 行業應用
              Industry Applications

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              離子注入非晶硅薄膜厚度的測量


                離子注入廣泛的應用于晶圓制造,為了調整注入工藝和質量控制,需要測量注入層的厚度。因為離子注入工藝的影響,非晶硅的光學常數會與標準非晶硅的光學常數相差較大。所以,大多數情況下需要測量非晶硅的光學常數。

                當離子注入層的薄膜厚度非常薄(小于10nm),光學常數的變化非常小,標準非晶硅材料的光學常數可以用于測量模型中(如圖1),但對于較厚的非晶硅注入層,使用標準非晶硅材料的光學常數不能得到很好的測量結果(圖2),曲線擬合度較差。在這種情況下,我們使用表征非晶硅色散模型的Tauc-Lorentz近似模型,來計算真實的非晶硅光學常數和厚度(圖3)。通過比較標準的非晶硅光學色散和測量得到的光學色散(圖4),得出兩者的差異非常明顯。經過統計分析,測量20nm-50nm左右的非晶硅注入層薄膜,若使用標準非晶硅光學常數,將會引起5nm左右的誤差。

                MProbe UVVisSR可以用來測量離子注入的非晶硅薄膜厚度,其光譜范圍:200nm-1000nm,厚度測量范圍:1nm-20um。它是一種快速、可靠且經濟的測量非晶硅注入層薄膜厚度的方法,一個點測量的時間小于100ms,不但可以臺式測量,還可以在線測量。


                以下是光譜數據分析:

                圖1. 測量很薄的離子注入非晶硅薄膜,厚度為6.3nm,使用非晶硅標準光學常數,測量得到的光譜曲線(紅色)與模型曲線(藍色)擬合度很好


                圖2. 測量相對較厚的離子注入非晶硅薄膜(16nm),使用非晶硅標準光學常數,測量得到的光譜曲線(紅色)與模型曲線(藍色)在紫外部分擬合度很差


                圖3. 與圖2同一個樣品,使用Tauc-Lorentz近似模型,厚度測量結果為16.1nm,測量得到的光譜曲線(紅色)與模型曲線(藍色)擬合度很好,光學常數曲線見圖4


                圖4. 測量得到的真實非晶硅光學常數和標準非晶硅光學常數的比較, 代表測量得到的折射率(n)曲線, 代表測量得到的消光系數(k)曲線, 代表標準非晶硅材料的折射率(n)曲線, 代表標準非晶硅材料的消光系數(k)曲線


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