半导体测试 薄层厚度测量 共35页
实验四、半导体α谱仪测量铝箔厚度
实验四半导体α谱仪测量铝箔厚度一.实验目的1、了解金硅面垒半导体探测器α谱仪的工作原理、特性。
2、掌握α谱仪的调整技术，及使用α谱仪测量α粒子能谱的方法。
3、学会用α谱仪测量能量损失求薄箔厚度的方法。
4、测定241Am核素α衰变的相对强度。
二.实验内容1、调整一台α谱仪到最佳工作状态，测定谱仪能量分辨率。
2、用精密脉冲发生器代替α源进行能量刻度。
3、测量241Am α粒子通过铝箔的能量损失，确定铝箔厚度。
4、用精密脉冲发生器测定加探测器结电容后的谱仪电子学及探测器噪声对谱线展宽的贡献，求出放射源及探测器窗的厚度不均对谱线造成的展宽。
5、测定241Am α衰变的决对强度。
6、*用偏置放大器来扩展能谱，测定241Am α衰变的相对强度。
三.实验原理半导体α谱仪的组成如图4-1所示。
图4-1 α谱仪系统示意图金硅面垒探测器是用一片N型硅，蒸上一薄薄的金层(100-200 Å)，接近金层的那一层硅具有P型硅的特性，这种方式形成的PN结靠近表面层，结区即为探测粒子的灵敏区。
探测器工作时加反向偏压。
α粒子在灵敏区内损失能量转变为与其能量成正比的电脉冲信号，经放大并由多道分析器测量脉冲信号按幅度的分布，从而给出带电粒子的能谱。
偏置放大器的作用是当多道分析器的道数不够用时，利用它切割，展宽脉冲幅度，以利于脉冲幅度的精确分析。
为了提高谱仪的能量分辨率，探测器要放在真空中。
另外金硅面垒探测器一般具有光敏的特性，在使用过程中，应有光屏蔽措施。
金硅面垒型半导体α谱仪具有能量分辨率高，能量线性范围宽，脉冲上升时间快，体积小和价格便宜等优点。
带电粒子进入灵敏区，损失能量产生电子空穴对。
形成一对电子空穴所需的能量W和半导体材料有关，与入射粒子的类型和能量无关。
对于硅，在300 K时，W为3.62 eV，77 K时为3.76 eV。
对于锗，在77 K时W为2.96 eV。
若灵敏区的厚度大于入射粒子在硅中的射程，则带电粒子的能量E全部损失其中，产生的总电荷量Q等于EeW⋅，EW为产生的电子空穴对数，e为电子电量。
测量薄膜厚度及其折射率的方法(精品资料)PPT
膜厚度和折射率的。根据光干预条纹方程，
对于不透明膜：
对于透明膜：
在(4)和(5)式中，q为条纹错位条纹数，c为条纹错位量，e为
条纹间隔。因此，假设测得q，c，e就可求出薄膜厚度d 或折射
率nf。
2021/5/31
7
干预法主要分双光束干预和多光束干预，后者又有多光束
等厚干预和等色序干预。双光束干预仪主‘要由迈m为膜数，Nm为m阶导 模的有效折射率，θ，ε，Np分别为耦合角、棱镜角和 棱镜折射率。假设测得两个以上模式的耦合角，便可求 出d 和nf。棱镜-薄膜-衬底就组成一个单侧漏波导，
亦称为准波导，
准波导法名称
由此而来。 2021/5/31
5
棱镜耦合测量仪的光路如图2所示。棱镜耦合法的测量 精度与转盘的转角分辨率、所用棱镜折射率、薄膜的厚度和 折射率范围及基底的性质等因素有关，折射率和厚度测量精 度分别可到达±10-3和(±0.5％ +5 nm )，实际精度还会高 些。
待测薄膜外表应平整和干净，测量时间约20秒以上，不 适合于实时测量。棱镜耦合法不但可以测量块状样品和单层 膜样品，而且可以测量双层膜和双折射膜的厚度和折射率。 在有机材料、聚合物和光学波导器件等领域中有广泛应用。
2021/5/31
6
〔三〕干预法
干预法是利用相干光干预形成等厚干预条纹的原理来确定薄
SiO2薄膜)，薄膜厚度较小和薄膜厚度及折射率范围位于(nf，d)～(ψ，△)函数斜率较大区域时，用椭
偏仪同时测得薄膜的厚度和折射率与实际情况有较大的偏差。因此，即使对于同一种样品、不同厚度和
折射率范围，不同的入射角和波长都存在不同的测量精确度。
椭圆偏振法存在一个膜厚周期d0(如70°入射角， SiO2 膜，那么d0=284nm)，在一个膜厚周期内，
半导体thk膜厚量测原理
半导体thk膜厚量测原理在半导体工业中，膜厚的测量是非常重要的一个工艺步骤。
因为许多半导体材料的性质与电学性能都与膜厚相关，所以掌握膜厚的真实值，对于提高半导体器件的品质和可靠性具有关键作用。
本文将介绍半导体thk膜厚量测的原理和方法。
1. 膜厚测量的重要性如今，半导体器件制造的趋势是将器件尺寸不断缩小，以便实现更高的IC密度和更有效的能源利用。
这就需要使用光刻等处理技术来制造器件结构。
但是，这些器件结构通常涉及到多层膜厚，而膜厚的误差将直接导致器件的电性能、光学性能和尺寸精度等的偏差。
因此，膜厚的精确控制和测量对于半导体制造技术的进步和实现有非常重要的作用。
另外，在半导体工业中，膜厚也是优化器件性能的关键因素之一。
例如，在设计和生产太阳能电池和LED器件时，膜厚是非常重要的参数。
在太阳能电池中，光敏材料的光捕获效率与膜厚密切相关；在LED器件中，发光强度和色温也与膜厚有关。
因此，测量器件中的膜厚并对其进行控制是生产高品质半导体器件的必要步骤。
2. 膜厚测量方法在半导体工业中常用的膜厚测量技术有多种，如质谱微秤、X射线衍射仪、椭偏仪、紫外可见分光光度计等。
这些技术各有其优缺点，选择适合的测量方法将取决于被测量的材料性质和膜厚范围。
在这些测量中，最通用和最简单的方法是使用椭偏仪。
椭偏仪使用偏振光源照射样品，利用样品对光的旋光现象来测量膜厚。
这种方法适用于介电质、半导体和金属等不透明材料的膜厚测量，在膜厚10nm-10μm范围内测量精度可达微米级别。
3. 椭偏测量原理椭偏仪利用Kerr效应或Faraday效应的原理来测量样品的旋光现象。
当线偏振光照射样品时，如果样品中存在旋光膜，则光的偏振方向将发生旋转。
椭偏仪可以监测和测量出这种光的偏振状态的变化。
因此，测量膜厚的关键是测量偏转的光线的角度。
为此，当样品被照射时，椭偏仪会将光束分成两束。
一束被二极管分光器分解为s偏振和p偏振光，另一束被留在同一路径中。
半导体材料测量(精)
半导体材料测量 (measurement for semiconductor material)用物理和化学分析法检测半导体材料的性能和评价其质量的方法。
它对探索新材料、新器件和改进工艺控制质量起重要作用。
在半导体半barl材料制备过程中，不仅需要测量半导体单晶中含有的微量杂质和缺陷以及表征其物理性能的特征参数，而且由于制备半导体薄层和多层结构的外延材料，使测量的内容和方法扩大到薄膜、表面和界面分析。
半导体材料检测技术的进展大大促进了半导体科学技术的发展。
半导体材料测量包括杂质检测、晶体缺陷观测、电学参数测试以及光学测试等方法。
杂质检测半导体晶体中含有的有害杂质，不仅使晶体的完整性受到破坏，而且也会严重影响半导体晶体的电学和光学性质。
另一方面，有意掺入的某种杂质将会改变并改善半导体材料的性能，以满足器件制造的需要。
因此检测半导体晶体中含有的微量杂质十分重要。
一般采用发射光谱和质谱法，但对于薄层和多层结构的外延材料，必须采用适合于薄层微区分析的特殊方法进行检测，这些方法有电子探针、离子探针和俄歇电子能谱。
半导体晶体中杂质控制情况见表1。
表1半导体晶体中杂质检测法晶体缺陷观测半导体的晶体结构往往具有各向异性的物理化学性质，因此，必须根据器件制造的要求，生长具有一定晶向的单晶体，而且要经过切片、研磨、抛光等加工工艺获得规定晶向的平整而洁净的抛光片作为外延材料或离子注入的衬底材料。
另一方面，晶体生长或晶片加工中也会产生缺陷或损伤层，它会延伸到外延层中直接影响器件的性能，为此必须对晶体的结构及其完整性作岀正确的评价。
半导体晶体结构和缺陷的主要测量方法见表 2。
表2半导体晶体结构和缺陷的主要测量方法电学参数测试半导体材料的电学参数与半导体器件的关系最密切，因此测量与半导体导电性有关的特征参数成为半导体测量技术中最基本的内容。
电学参数测量包括导电类型、电阻率、载流子浓度、 迁移率、补偿度、少子寿命及其均匀性的测量等。
芯片金属层厚度测量方法
芯片金属层厚度测量方法说实话芯片金属层厚度测量方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我试过用光学显微镜来看，想着能不能大概估摸出个厚度。
我就把芯片放在载玻片上，小心翼翼地调好显微镜的焦距，眼睛紧紧盯着目镜。
但是我发现，这只能看到个大概的轮廓，这金属层厚度根本就没法精确测量。
这就像是你用肉眼看远处的一座山，只能知道有个山的模样，可你说不出这山到底有多高精确到米啊。
这算是个失败的尝试。
后来我就想啊，那些精密仪器是不是能派上用场呢。
然后我就接触到了台阶仪。
这玩意儿可不得了。
就像是一个超级敏感的小手指，能够在芯片表面精准地测量高度差，从而得出金属层的厚度。
步骤嘛，首先要把芯片固定好，就像把一个调皮的小零件紧紧绑在工作台上，不能让它乱动。
然后设置好仪器的参数，这个可不能乱设，就和做菜放盐一样，多了少了都不行。
我最开始就没设置对参数，测出来的数据简直是一团乱麻。
后来才慢慢弄明白每个参数是啥意思。
不过这台阶仪也有个问题，它对芯片表面的平整度要求很高，如果芯片表面有点不平整，就像地上有个小石子一样，那测出来的数据误差就会大得吓人。
再后来啊，我还试过用电子显微镜。
电子显微镜能够把芯片表面放大好多好多倍。
使用的时候感觉就像是进入了一个微观的小世界一样。
但是这电子显微镜也不好弄，因为要根据金属层的成分还有其他一些因素来正确解读图像，才能算出厚度，我就老是在这里犯错。
图像看起来是很清晰，但是我总是搞不清那些明暗的部分到底对应的是多少厚度。
但是做得次数多了，也摸到点门道。
比如说如果观察到某个标准结构对应的颜色或者灰度值和金属层这个部分是一样的，就可以去参考那个标准结构算出厚度。
这就是我在芯片金属层厚度测量方法上的一些摸索经历，虽然并不完美，还在不断学习，但希望能给你一点启发。
涂层厚度测量报告
涂层厚度测量报告---1. 测量目的本报告旨在对所测物体的涂层厚度进行测量和分析，以评估其质量和符合性。
2. 测量方法和仪器2.1 测量方法采用无损测量方法进行涂层厚度测量。
在测量过程中，使用了以下仪器和设备：- 电子测量尺- 脉冲回波超声厚度计2.2 测量仪器2.2.1 电子测量尺- 品牌：XYZ- 型号：ABC123- 测量范围：0~50毫米- 精度：±0.1毫米2.2.2 脉冲回波超声厚度计- 品牌：XYZ- 型号：DEF456- 测量范围：0~200毫米- 精度：±0.05毫米3. 测量过程3.1 准备工作- 对测量仪器进行校准，确保其精度和可靠性。
- 清洁测量表面，确保无粉尘和其他杂质。
3.2 实施测量根据所测涂层的大小和形状，选择合适的测量仪器（电子测量尺或脉冲回波超声厚度计）进行测量。
将测量仪器放置在所测涂层表面，并确保与表面紧密接触。
3.3 测量记录使用测量仪器读取涂层厚度，并记录测量结果。
对于每次测量，需记录测量仪器型号、测量位置、测量时间和测量结果。
4. 结果分析根据测量结果进行数据分析和比较，以评估涂层的厚度。
比较测量结果与所需涂层厚度的标准要求，判断涂层是否符合质量和技术要求。
5. 结论根据测量结果和数据分析，得出以下结论：- 涂层厚度符合质量和技术要求。
- 涂层厚度存在一定偏差，但仍在可接受范围内。
- 涂层厚度不符合质量和技术要求，需要进行修正或重涂。
6. 建议根据测量结果和结论，提出以下建议：- 对涂层进行修正或重涂，以达到所需厚度。
- 对测量仪器进行定期校准和维护，以确保测量结果的准确性和可靠性。
7. 报告附件- 测量仪器校准记录- 测量结果表格- 测量照片---以上为涂层厚度测量报告，供参考。
半导体光学膜厚仪操作规范
光学膜厚仪操作规范兼职广告任务网分发部门总经办管代行政部人力资源部生产一部生产二部生产三部品检部研发部市场营销部采购部财务部项目部动力保障部文控中心档案室分发范围分发份数目的：规范COA胶厚测试操作方法1、光学膜厚仪工作原理：在测量的wafer或glass上面的薄膜上垂直照射可视光，这时光的一部分在膜的表面反射，另一部分透进薄膜，然后在膜与底层 (wafer或glass)之间的界面反射，这时薄膜表面反射的光和薄膜底部反射的光产生干涉现象，膜厚仪就是利用这种干涉现象来测量薄膜厚度的仪器。
仪器结构如下图1所示：图1 仪器结构图2 膜厚测试界面2、测试操作步骤：1)开启膜厚仪电源开关和电脑，电脑桌面上打开操作软件“FIL Measure”后，操作界面如图2所示；2)取样：将一校正用的新wafer放置于膜厚仪测试处如图3，点击图4中“Baseline”进行取样校正；图3 取样校正位置图4取样校正3)点击Baseline后出现如图5界面：点击“OK”；图54)点击“OK”后会出现如图6界面，要求等待5秒钟；图65)等待5秒钟后会出现新界面要求移去空白wafer；移去后点击“OK”即取样完毕，如图7；图76)开始测量：将所需测量的Wafer放置于仪器的灯光下，有胶的一面朝上；点击”measure”开始逐点测量，每片测试5个点，顺序依次为：中→上→右→下→左；7)测试完毕后。
用光的干涉法测量薄膜厚度
实验 用光的干涉法测量薄膜厚度在半导体平面工艺中，SiO 2薄膜的质量好坏对器件的成品率和性能影响很大，因此对SiO 2薄膜必须作必要的检查，厚度测量是SiO 2膜质量检查的重要内容之一。
SiO 2膜厚的测量有多种方法：如椭圆偏振仪测量，比色法估计等。
干涉法测SiO 2膜厚是生产中较普遍采用的测量方法，其优点是设备简单，操作方便，无需复杂的计算。
本实验目的是了解干涉显微镜的结构，熟悉测量膜厚的基本原理；掌握用干涉条纹法和弯曲度法测量不同样片膜厚的方法，并测出所给样品的膜厚。
一、实验原理干涉条纹的测量原理是：当用单色光垂直照射氧化层表面时，由于SiO 2是透明介质，所以入射光将分别在SiO 2表面和SiO 2-Si 界面处反射，如图28.1所示。
根据光的干涉原理，当两道相干光的光程差△为半波长的偶数倍，即当λλK K ==Δ22(K=0，1，2，3…)时，两道光的相位相同，互相加强，因而出现亮条纹。
当两道光的光距差△为半波长的奇数倍，即当2)12(λ+=ΔK 时，两道光的相位相反，因而互相减弱，出现暗条纹。
由于整个SiO 2台阶的厚度是连续变化的，因此，在SiO 2台阶上将出现明暗相间的干涉条纹。
图28.1 氧化层厚度测量原理示意图在图28.1中，光束S 2在SiO 2台阶上的反射光束用(1)表示，在SiO 2-Si 界面的反射光束用(2)表示。
根据光程的概念和小入射角的条件，光束(2)在SiO 2内走过的光程应近似为2nX 2，这里n 为SiO 2的折射率，X 2为入射照射处SiO 2厚度。
由图可见，光束(1)和光束(2)的光程差为2nX 2。
假如光束(1)和光束(2)产生的干涉条纹为亮条纹，则下列关系式成立λ2222k nX ==Δ ∴ nk X 222λ=又若光束S 2在SiO 2台阶表面的反射光束和在SiO 2界面处的反射光束产生一个与上述亮纹相邻的亮条纹。
则同样应有下式成立λ)1(2233+==ΔK nX ∴ nk X 2)1(23λ+=由此可知，两个相邻亮条纹之间的SiO 2层的厚度差为 nn k n k X X 222)1(2223λλλ=−+=− 同样，两个相邻暗条纹之间的SiO 2层的厚度差应为n2λ。
半导体膜厚缺陷测试技术
对硅片表面的缺陷检测分为两种类型：暗场和亮场的光学探测。亮场探 测是用显微镜传统光源，它直接用反射的可见光测量硅片表面的缺陷。 用亮场探测，水平表面反射大部分分，而倾斜和竖直方向几乎不反射。 暗场探测检测检查位于硅片表面的缺陷散射出的光。从物镜外，以小角 度将光线定向到硅片表面（见图）。这束光照射到硅片表面，并通过透 镜中央反射回来。这种作用表现为所有平坦表面都是黑的，而不平整处 出现亮线。这说明在硅片表面的暗场探测找出的微小缺陷非常有用，这 些小缺陷用亮场探测比较困难。暗场探测就像在暗室中用一束阳光看灰 尘颗粒。这两种系统通常根据收到来自硅片表面的光信号，通过一些信 号或图像处理来确定缺陷的位置。
桂林电子科技大学
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 20
热波系统 广泛用于检测离子注入剂量浓度，这种方法测量由于离子注入 而在被注入的硅片中形成的晶格缺陷。这种方法是通过测量硅片上聚焦 在同一点的两束激光在硅片表面反射率的变化量来进行的（见图）。
桂林电子科技大学
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 21
测量学和缺陷检查 15
光声技术 根据入射光的声学节拍，它是产生指向复合薄膜的声学节拍。 当声学节拍撞击表面及膜下界时，产生反弹回表面的回声。这种回声引 起了反射率的轻微改变，该变化在硅片表面可被测得（见图）。反弹回 的脉冲回声消耗的时间被用于计算薄膜厚度。
桂林电子科技大学
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 16
桂林电子科技大学
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 2
测量学是关于确定尺寸、数量和容积的测量的科学。测量学指的是在工 艺流程中为了确定硅片的物理和电学特性的技术与过程。用于制造中的 测量学使用测试设备和传感器来收集并分析关于硅片参数和缺陷的数据。 缺陷是指导致不符合硅片规范要求的硅片特性或硅片制造工艺的结果。 硅片的缺陷密度是指硅片表面单位面积的缺陷数，通常以cm2为单位。硅 片缺陷按类型和尺寸来划分。制造人员应用测量学以确保产品性能，并 做出关系到改善工艺性能的有意义的决定。 对硅片性能的精确评估必须贯穿于制造工艺，以验证产品满足规范要求。 要达到这一点，在硅片制造的每一工艺步骤都有严格的质量测量，为使 芯片通过电学测试并满足使用中的可靠性规范，质量测量定义了每一步 需求的要求。质量测量要求在测试样片或生产硅片上大量收集数据以说 明芯片生产的工艺满足要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
薄层厚度测量
一、引言
多数半导体器件和集成电路的主体结构，由各种形 状和尺寸的薄层构成。这些薄层主要有:
l 二氧化硅SiO2 l 氮化硅SiNx l 掺杂扩散层/离子注入层 l Si外延层 l 金属膜(Al、Cu等）/多晶硅膜
这些薄层很薄，一般在μm 范围内。
二氧化硅SiO2 、氮化硅SiNx的用途
（后页待续）
7、普通干涉法与椭偏法在测量方法上，有哪些相同点？有哪些 不同点？为什么椭偏法的测量精度更高？ 8、如何利用扩展电阻分布法测量外延层厚度？画出示意图说明。 9、利用扩展电阻分布法可以获得pn结哪些性能参数？这些参数 分别有什么参考意义？
（一）磨角染色法
（二）红外光反射法
• 对于Si外延层/掺杂层的厚度测量，红外线（2.5～50μm) 不 仅能透过外延层，而且能在杂质浓度突变的外延层-衬底界面上发 生反射。这一反射与空气-外延层界面反射的红外线之间存在着光程差
和相位变化，因而形成干涉。
θ’
图4.7 红外光通过薄层时的反射和折射
连续改变红外光的波长可测出周期变 化的反射光的干涉强度。
输光纤、样品测试台及测量分析软件。
（三）椭偏仪测量法
1、方法简介
它应用极化光测量高吸收衬底上的介电薄膜，如硅衬 底上的二氧化硅层；能同时准确确定出薄层材料的折射率 和厚度，测量精度比干涉法高一个数量级以上，是目前已 有的厚度测量方法中最精确的方法之一。
2、非极化光与极化光
光是一种电磁波，电磁波是横波，振动方向和光波前进 方向垂直。通常，光源发出的光波，其光波矢量的振动在垂 直于光的传播方向上作无规则取向，即光矢量具有轴对称性 、均匀分布、各方向振动的振幅相同，这种光就称为非极化 光或者自然光。
具有绝缘、抗腐蚀性强、易于制备等特点， 常在半导体器件制造中用作掺杂阻挡层、表面 绝缘层、表面钝化层、绝缘介质等，是硅器件 制造中最为广泛应用的一种膜层。
l一些晶体管的平面制作工艺。
双极晶体管
MOS晶体管
二、薄膜厚度测量的主要方法
（一）比色法
白光
薄膜上下表面的两束 反射光产生干涉
图4.1
图4.2 颜色与厚度的对应关系
非极化光/自然光
l 偏振光的应用
1、汽车车灯
2、观看立体电影 3、生物的生理机能
蜜蜂
4、LCD液晶屏
在光线通过镀膜的通路中，光束平面的角度已经发生了旋 转。而光束所在平面旋转的角度大小取决于膜厚和晶圆表面的 折射系数。
利用相位补偿方法可以测出
（4.4） （4.5）
图4.13、图4.14
• 1/4波片：将线偏振光变换成椭圆偏振光 • 起偏器的作用：在一定的起偏角下，椭圆偏振光经过样 品后能够变成线偏振光。 • 检偏器的作用：将样品出射的线偏振光进行消光，从反 方向上对消线偏振光的能量，使得最终出射光为零。
4、椭偏仪的测量过程与方法
探测器 透镜 检偏器 样品
¼波片 起偏器 激光器
角度编 码器探
样品台 旋转底座
角度编 码器探
全波长椭偏仪
波长范围：350~850 nm
应用
太阳能电池: 减反膜工艺 TFT-LCD: SiOx,SiNx,a-Si:H, N+a-Si, Al2O3 SiO2 Si3N4
二、外延层厚度、扩散层和离子注入层 深度的测量
传感器的触针尖端表面与被测表面接触，当传感器以匀速水平移动时 ，被测表面的峰谷使探针产生上下位移，使敏感元件的电感发生变化， 从而引起交流载波波形发生变化。此变化经由电器箱中放大、滤波、检 波、积分运算等部分处理以后，可以直接由仪器电器箱的读数表上指示 出来，也可以传递到计算机微镜
黑白相间条纹
第1个明条纹对应的厚度：t1=λ0/2n (n是薄膜折射率） 第2个明条纹对应的厚度：t2=2λ0/2n ……
第N个明条纹对应的厚度：tN=Nλ0/2n （薄膜总厚度）
2、膜厚仪
基于干涉原理，可自动实现膜厚测试。
膜厚测量仪主要包括：宽带光源、高性能线阵CCD光谱仪、传
760nm
380nm
红橙 黄 绿 蓝 靛 紫
l 当镀膜变得越来越厚时，晶 圆的颜色就会按照一个特定顺 序变化，并且不断重复。我们 把每一个颜色的重复称为一个 顺序(0rder)。
（二）干涉条纹法
1、在白光下观察
彩色条纹
• 测量方法： 根据彩色条纹的颜 色变化规律，查表 求得薄膜厚度
图4.3 白光入射下的干涉条纹
1、对应二氧化硅、外延层/扩散层、导电薄膜等不同种类的薄层， 分 别有哪些厚度测量方法？试画表归纳。 2、在上述这些方法中，哪些是接触式测量，哪些是非接触测量？ 3、在上述这些方法中，哪些是无损测量，哪些是破坏性测量？ 4、膜厚仪是利用什么原理测量薄膜厚度的？它可以测试的薄膜有哪些 种类？ 5、现利用干涉条纹法测量二氧化硅薄层厚度，采用λ=0.53μm的绿光 作为光源，测得有干涉亮条纹4条，已知二氧化硅折射率为1.53，则二 氧化硅层厚度多少？写出测量公式，并计算出结果。 6、根据图4.12，简述椭偏仪测量薄膜厚度的方法与过程。
（三）扩展电阻分布测量法
过渡区 外延层
外延层厚度
衬底
三、导电薄膜厚度测量
1、磨角干涉法
2、阶梯腐蚀＋台阶测量
Al可以首先采用特 定的腐蚀剂（如光刻胶） 将金属薄膜的一个区域 腐蚀掉，得到台阶。那 么利用光学显微镜的深 度测量（景深）或台阶 仪就可以测得金属薄膜 的厚度。
光学显微镜 或台阶仪
金属
电动轮廓仪按传感器的工作原理分为电感式、感应式以及压电式多 种。仪器由传感器、驱动箱、电器箱等三个基本部件组成。
传感器的触针由金刚石制成，针尖圆弧半径为2微米，在触针的后端 镶有导块，形成一条相对于工件表面宏观起伏的测量的基准，使触针的 位移仅相对于传感器壳体上下运动，所以导块能起到消除宏观几何形状 误差和减小纹波度对表面粗糙度测量结果的影响。传感器以铰链形式和 驱动箱连接，能自由下落，从而保证导块始终与被测表面接触。
金属
二氧化硅层
衬底
台阶仪/探针轮廓仪 可测X-Y-Z三维方向的轮廓
轮廓仪的结构示意图
台阶仪/轮廓仪是通过仪器的触针与被测表面的滑移进行测量的，是 接触测量。其主要优点是可以直接测量某些难以测量到的零件表面，如 孔、槽等的表面粗糙度，又能直接按某种评定标准读数或是描绘出表面 轮廓曲线的形状，且测量速度快、结果可靠、操作方便。但是被测表面 容易被触针划伤，为此应在保证可靠接触的前提下尽量减少测量压力。