非接触式电薄膜氧化物之测量

摘要

本发明系关于一种量测矽基板上极薄氧化层厚度之方法。一电晕放电源重覆沉积一经校准之固定电荷密度于该氧化层之表面上。每一电荷沉积所导致氧化层表面电位之变化于本发明中被量测。藉由选取一设定氧化层厚度之初始值，可测得每一电晕放电步骤之矽弯曲带中之约略变化。弯曲带中累积之变化对氧化层表面电位可得实验上之弯曲带对偏压特性。一理论上之弯曲带对偏压特性于本发明中被建立。该实验与理论上之特性于其预设点上相合，然后待此二特性于该矽累积区域中完全重叠时，该设定之氧化层厚度再重覆计得。使得此二特性重叠之该重计之氧化层厚度即为所寻求之氧化层厚度值。最后推衍出之实验特性亦可用以决定该氧化层之介面状态密度。经特殊设计之电晕放电枪于本发明中述及，以与该氧化层厚度与介面状态密度之量测技术一起使用。

主权项

1. 一种测量半导体基板上一绝缘层厚度之方法,其步骤包括:重覆沉积一固定电荷密度于该层之表面上;量测相对于该基板体之该层表面电位所导致之变化;建立该层与该基板之理论上弯曲带对偏压特性,进行一设定厚度値之重覆电荷密度沉积;利用所量得每一沉积放电之绝缘层表面电位变化,测定一实验上弯曲带对偏压特性;比较该理论上与该实验上之特性,以确定该等特性之累积区域中之任何差异;及重覆增加该设定値,而利用量得之表面电位变化以决定相对应之实验上弯曲带对偏压特性;并比较每一相对应之特性与该理论特性,直到该等相对应特性之一与该等特性之基板累积区域中之该理论特性相合为止。2. 根据申请专利范围第1项之方法,其中每一该实验特性于比较前,对应至该理论特性。3. 根据申请专利范围第2项之方法,其中每一该实验特性于个别之平带电压点处,对应至该理论特性。4. 根据申请专利范围第1项之方法,更包括以产生相对应特性之一与理论特性间相合之设定绝缘层厚度增加之値,作为该量测厚度之値。5. 根据申请专利范围第1项之方法,其中该绝缘层系氧化矽。6. 根据申请专利范围第1项之方法,更包括于其平带电压点处决定实验上弯曲带对偏压特性之一之斜率,于其平带电压点处决定理论上弯曲带对压特性之斜率,及比较该等斜率以作为介面状态密度之度量。7. 根据申请专利范围第6项之方法,更包括进行光电压测量,以及所导致每一该层表面电位变化之测量。8. 根据申请专利范围第1项之方法,其中每一重覆之固定电荷密度藉一电晕放电枪沉积。9. 根据申请专利范围第1项之方法,其中所导致之该层表面电位变化藉一振动凯文探针(vibrating Kelvin probe)测量。图示简单说明:图1系本发明中存在于所量测氧化层厚度之样品中之电场形式理想化截面图。图2a-2c系理论上与实验上弯曲带对偏压特性之部份组合,其重覆进行指对并彼此比较。图3a及3b系简化之电晕放电源之截面图,其用以沉积一重覆均匀之固定电荷密度于所关心之氧化层面积上,该氧化层之厚度本身单独被量测,或与介面状态密度一起被量测