[发明专利]一种半导体多层膜体系膜-膜间界面光吸收率的测试方法

说明书

本发明涉及半导体多层膜技术领域。本发明提供了一种半导体多层膜体系膜‑膜间界面光吸收率的测试方法，通过构建参考膜、对比膜，参考膜和对比膜中所用基底、整体的厚度均完全相同，唯一不同的是参考膜和对比膜中高折射率薄膜、低折射率薄膜之间的界面层数不同，两者在中心波长处具有相同的光学特性，因此构建的参考膜和对比膜可以用于研究薄膜与薄膜界面之间的光吸收；通过本发明的方法可以测试多层膜体系的膜‑膜间界面光吸收，进而对薄膜‑薄膜间的界面吸收损耗进行评估；本发明的测试方法适用于不同折射率大小的薄膜之间的界面光吸收，也适用于不同厚度下的薄膜之间的界面光吸收，具有良好的通用性和拓展性。

技术领域

本发明涉及半导体多层膜技术领域，尤其涉及一种半导体多层膜体系膜-膜间界面光吸收率的测试方法。

背景技术

由于半导体制造是在硅片上加工出各种微观结构，因此除了原始的硅基材料外还需要通过沉积多层薄膜体系引入非硅材料(如非硅介质层、金属层)实现不同功能。半导体薄膜器件通常需要引入多种材料外，薄膜工艺还具有隔离保护高活性材料(如Si、Cu)，防止污染和腐蚀。薄膜工艺也会承担一部分光阻的职能，常用于产生提高吸光率的减反射膜、硬掩模等。

半导体多层膜器件薄膜沉积指通过物理或化学等方在基片上沉积各种材料的过程，常见的有物理气相沉积(PVD)、化学沉积(CVD)及原子层沉积(ALD)等各种方法。因此，半导体多层膜体系涉及薄膜层数多、种类多对工艺要求极高。其中半导体多层膜体系中膜层-膜层间的光学吸收损耗是影响半导体元件关键因素之一。直接影响了器件的损耗大小、稳定性及使用寿命等性能。

从多层膜薄膜元件结构角度来讲，如图1所示，光学薄膜元件可以分为基底吸收a、基底与薄膜界面吸收b、薄膜吸收c、薄膜与薄膜间界面吸收d、薄膜吸收e吸收四部分。其中如基底吸收，薄膜吸收等吸收率的大小可以通过吸收测试表征手段获得。其中薄膜与薄膜间界面吸收由于存在多层面系统中，不是独立存在，因而很难通过吸收测试直接获得。但薄膜与薄膜间界面往往是电磁场场强最大的位置，导致的界面吸收也通常整个元件中吸收率最大的部分，因而，不同薄膜材料交叠的界面位置是最易导致薄膜元件产生缺陷、性能畸变、发生破损的位置。薄膜与薄膜间界面吸收来源于制备过程中膜料的交替叠加，使得界面处的杂质浓度高于膜体中的杂质浓度，导致吸收截面的产生。同时，在薄膜元件的储藏、使用过程中，膜系与空气界面大量吸附大气中杂质与水分，水分向膜层纵深渗透，并充满各个界面处的微观空隙，尤其在多层膜系统中，存在大量的薄膜-薄膜界面吸收，因此需要格外关注薄膜间的界面吸收特性。吸收损耗的存在不仅直接影响多层膜器件的性能，更重要的是薄膜吸收光源所产生的温度升高以及相伴而来的各种热应力效应是导致半导体薄膜器件性能退化或损伤的重要原因。特别对于电磁场较强的多层膜系统中，存在多种、多个薄膜-薄膜间的吸收，因此即使十分微弱的吸收也足以导致薄膜元件性能的降低甚至破坏，严重影响元件的性能。然而，目前并没有技术公开对半导体多层膜体系中薄膜-薄膜间的界面光吸收损耗进行测试评估。

因此，合理评估半导体多层膜体系中薄膜-薄膜间的界面光吸收损耗，对于研制高性能，高稳定性半导体薄膜器件起到重要作用。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种半导体多层膜体系膜-膜间界面光吸收率的测试方法，以对多层膜体系中薄膜-薄膜间的界面吸收损耗进行评估。

第一方面，本发明提供了一种半导体多层膜体系膜-膜间界面光吸收率的测试方法，包括以下步骤：

构建参考膜，所述参考膜包括：第一基底以及位于所述第一基底上相互叠加的第一高折射率薄膜、第一低折射率薄膜；

构建对比膜，所述对比膜包括：第二基底以及位于所述第二基底上多个相互依次交错设置的第二高折射率薄膜、第二低折射率薄膜；

所述第一高折射率薄膜、所述第二高折射率薄膜所用的材料相同；所述第一低折射率薄膜、所述第二低折射率薄膜所用的材料相同；

所述第一基底、所述第二基底的厚度以及所用的材料均相同；