[发明专利]一种用于半导体器件材料厚度的光学测量方法

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厚度的光学测量方法。

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厚度。

针对器件材料厚度的测量方法，在当前测量领域是较为成熟的技术手段，最常用的是利用膜厚测试仪进行测量。其基本的原理是利用光的干涉原理进行被测材料的厚度测量，对于经过计量校准的设备测量具有较高的准确度。但考虑到并不是所有的试验现场都有膜厚测量设备，以及存在测量成本较高的问题，使得上述测量方法难于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有技术中采用膜厚测试仪测量半导体器件材料厚度的成本较高，难于实施的技术问题，提供一种用于半导体器件材料厚度的光学测量方法。利用该光学测量方法能够实现材料厚度的现场原位测量，降低了测量成本。

为实现上述目的，本发明提供一种用于半导体器件材料厚度的光学测量方法，包括以下步骤：

步骤1)通过聚焦的激光垂直照射置于空气中的半导体器件；

步骤2)垂直移动半导体器件，以调节激光的聚焦平面移至半导体器件的上表面，使得其上表面产生的反射光通过CCD相机接收后形成清晰的光斑成像，然后记录半导体器件的高度h₂；

步骤3)继续垂直移动半导体器件，以调节激光的聚焦平面移至半导体器件的下表面，使得其下表面产生的反射光通过CCD相机接收后形成清晰的光斑成像，然后记录半导体器件的高度h₁；

步骤4)利用公式h＝n·ΔZ计算得出半导体器件的厚度h，其中n表示半导体器件的材料折射率，ΔZ＝h₁-h₂。

作为上述技术方案的进一步改进，所述聚焦的激光可采用聚焦激光微束。

本发明的一种用于半导体器件材料厚度的光学测量方法优点在于：

本发明的光学测量方法利用光在不同材料的界面处具有较强的反射原理，测量时将聚焦光束的焦平面分别定位于被测材料的两个界面处，得出聚焦光束定位距离ΔZ，在依据h＝n·ΔZ公式，其中n为被测材料的折射率，计算得到被测材料的厚度h，无需增加膜厚测量设备，即可实现材料厚度的现场原位测量，降低了测量成本。

附图说明

图1是本发明的一种用于半导体器件材料厚度的光学测量方法流程图。

图2是本发明的用于半导体器件材料厚度的光学测量方法操作原理图。

图3是实施本发明光学测量方法的光学测量系统的结构图。

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厚度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厚度的光学测量方法，包括以下步骤：

步骤1)通过聚焦的激光垂直照射置于空气中的半导体器件；

步骤2)垂直移动半导体器件，以调节激光的聚焦平面移至半导体器件的上表面，使得其上表面产生的反射光通过CCD相机接收后形成清晰的光斑成像，然后记录半导体器件的高度h₂；

步骤3)继续垂直移动半导体器件，以调节激光的聚焦平面移至半导体器件的下表面，使得其下表面产生的反射光通过CCD相机接收后形成清晰的光斑成像，然后记录半导体器件的高度h₁；

步骤4)利用公式h＝n·ΔZ计算得出半导体器件的厚度h，其中n表示半导体器件的材料折射率，ΔZ＝h₁-h₂。

实施例一