GB/T 25188-2010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

ICS7104040

G04..

中華人民共和國國家標準

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

中國國家標準化管理委員會

GB/T25188—2010

前言

本標準由全國微束分析標準化技術(shù)委員會提出并歸口

。

本標準起草單位中國科學院化學研究所中國計量科學研究院

:、。

本標準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行準確測量例如

,1nm。。,

國際半導體技術(shù)路線圖曾提出超薄柵極氧化層厚度測量結(jié)果的標準不確定度要達到的

(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確測量方面做了大

X(XPS)

量工作通過對衰減長度等因子進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)果的不確定度可達到以內(nèi)[1,2]在國內(nèi)中國計量科學研究院

,2%。,

和中國科學院化學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行了修正

)。

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

,。

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

本標準規(guī)定了一種準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

本標準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確測量通常本標準適用

(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準的引用而成為本標準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準然而鼓勵根據(jù)本標準達成協(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準

。,。

表面化學分析詞匯

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

射線光電子能譜分析方法通則

GB/T19500X

表面化學分析射線光電子能譜儀和俄歇電子能譜儀強度標的線性

GB/T21006X

(GB/T21006—2007,ISO21270:2004,IDT)

表面化學分析射線光電子能譜儀能量標尺的校準

GB/T22571X(GB/T22571—2008,

ISO15472:2001,IDT)

3符號

下列符號適用于本標準

。

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度

Si2p;

I∞氧化硅和元素硅體材料的峰強度

Si2p;

u測