离子注入非晶硅薄膜厚度的测量

　　当离子注入层的薄膜厚度非常薄(小于10nm)，光学常数的变化非常小，标准非晶硅材料的光学常数可以用于测量模型中(如图1)，但对于较厚的非晶硅注入层，使用标准非晶硅材料的光学常数不能得到很好的测量结果(图2)，曲线拟合度较差。在这种情况下，我们使用表征非晶硅色散模型的Tauc-Lorentz近似模型，来计算真实的非晶硅光学常数和厚度(图3)。通过比较标准的非晶硅光学色散和测量得到的光学色散(图4)，得出两者的差异非常明显。经过统计分析，测量20nm-50nm左右的非晶硅注入层薄膜，若使用标准非晶硅光学常数，将会引起5nm左右的误差。

　　MProbe UVVisSR可以用来测量离子注入的非晶硅薄膜厚度，其光谱范围：200nm-1000nm，厚度测量范围：1nm-20um。它是一种快速、可靠且经济的测量非晶硅注入层薄膜厚度的方法，一个点测量的时间小于100ms，不但可以台式测量，还可以在线测量。

　　以下是光谱数据分析：

　　图1. 测量很薄的离子注入非晶硅薄膜，厚度为6.3nm，使用非晶硅标准光学常数，测量得到的光谱曲线(红色)与模型曲线(蓝色)拟合度很好

　　图2. 测量相对较厚的离子注入非晶硅薄膜(16nm)，使用非晶硅标准光学常数，测量得到的光谱曲线(红色)与模型曲线(蓝色)在紫外部分拟合度很差

　　图3. 与图2同一个样品，使用Tauc-Lorentz近似模型，厚度测量结果为16.1nm，测量得到的光谱曲线(红色)与模型曲线(蓝色)拟合度很好，光学常数曲线见图4

　　图4. 测量得到的真实非晶硅光学常数和标准非晶硅光学常数的比较， 代表测量得到的折射率(n)曲线， 代表测量得到的消光系数(k)曲线， 代表标准非晶硅材料的折射率(n)曲线， 代表标准非晶硅材料的消光系数(k)曲线