ICS7104040

G04..

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T25188—2010

硅晶片表面超薄氧化硅層厚度的測量

X射線光電子能譜法

Thicknessmeasurementsforultrathinsiliconoxidelayerson

siliconwafersX-rayphotoelectronspectroscopy

2010-09-26發(fā)布2011-08-01實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

GB/T25188—2010

前言

本標(biāo)準(zhǔn)由全國微束分析標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出并歸口

。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位中國科學(xué)院化學(xué)研究所中國計量科學(xué)研究院

:、。

本標(biāo)準(zhǔn)起草人劉芬王海趙良仲宋小平趙志娟邱麗美

:、、、、、。

Ⅰ

GB/T25188—2010

引言

硅晶片表面的氧化硅薄層長期以來一直用作硅基場效應(yīng)晶體管的關(guān)鍵組件柵極氧化層它對

———,

微納電子器件和集成電路的可靠性至關(guān)重要隨著器件特征尺寸的日益縮減柵極氧化層變得越來越

。,

薄目前已達(dá)到左右超薄柵極氧化硅層的制備與質(zhì)量控制要求對其厚度進(jìn)行準(zhǔn)確測量例如

,1nm。。,

國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖曾提出超薄柵極氧化層厚度測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度要達(dá)到的

(ITRS)1.3%

期望值目前工業(yè)界通常利用橢圓偏振光度法測量以上的薄層厚度但是橢圓偏振光度法

。,10nm。,

對表面污染物很敏感它難以準(zhǔn)確測量以下的薄層厚度在過去的十年中以為代

,10nm。,M.P.Seah

表的研究組利用射線光電子能譜技術(shù)在硅晶片表面超薄氧化硅層厚度準(zhǔn)確測量方面做了大

X(XPS)

量工作通過對衰減長度等因子進(jìn)行精心計算和校正以及正確選擇實驗條件使得精確測量硅晶片表面

;,

超薄氧化硅層厚度得以實現(xiàn)測量結(jié)果的不確定度可達(dá)到以內(nèi)[1,2]在國內(nèi)中國計量科學(xué)研究院

,2%。,

和中國科學(xué)院化學(xué)研究所合作采用等提出的方法已經(jīng)參加了兩次硅晶片表面超薄氧化硅層

SeahXPS

厚度測量的國際比對并取得國際等效度同時還對測量中的重要實驗條件如光電子發(fā)射角和晶

,XPS(

體樣品的測試方位角進(jìn)行了修正

)。

鑒于微納電子等行業(yè)對于準(zhǔn)確測量硅晶片表面超薄氧化硅層厚度的需求現(xiàn)制定本標(biāo)準(zhǔn)

,。

Ⅱ

GB/T25188—2010

硅晶片表面超薄氧化硅層厚度的測量

X射線光電子能譜法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種準(zhǔn)確測量硅晶片表面超薄氧化硅層厚度的方法即射線光電子能譜法

,X

本標(biāo)準(zhǔn)適用于熱氧化法在硅晶片表面制備的超薄氧化硅層厚度的準(zhǔn)確測量通常本標(biāo)準(zhǔn)適用

(XPS)。;,

的氧化硅層厚度不大于

6nm。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款凡是注日期的引用文件其隨后所有

。,

的修改單不包括勘誤的內(nèi)容或修訂版本均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)然而鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研

(),,

究是否可使用這些文件的最新版本凡是不注日期的引用文件其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)

。,。

表面化學(xué)分析詞匯

GB/T22461(GB/T22461—2008,ISO18115:2001,IDT)

射線光電子能譜分析方法通則

GB/T19500X

表面化學(xué)分析射線光電子能譜儀和俄歇電子能譜儀強(qiáng)度標(biāo)的線性

GB/T21006X

(GB/T21006—2007,ISO21270:2004,IDT)

表面化學(xué)分析射線光電子能譜儀能量標(biāo)尺的校準(zhǔn)

GB/T22571X(GB/T22571—2008,

ISO15472:2001,IDT)

3符號

下列符號適用于本標(biāo)準(zhǔn)

。

d氧化硅層的厚度

(nm);

L光電子在氧化硅層中的衰減長度

Si2p(nm);

R氧化硅和元素硅體材料的峰強(qiáng)度比

Si2p;

θ光電子發(fā)射角定義為光電子發(fā)射方向與樣品平面法線之夾角

,(°);

Ф樣品方位角如對于樣品以面為界沿方向切割成邊長為的正方

,Si(100)(111)[110]10mm

形即它的零方位角是沿方向

,[110](°);

I氧化硅和元素硅的峰強(qiáng)度

Si2p;

I∞氧化硅和元素硅體材料的峰強(qiáng)度

Si2p;

u測