為什么在鍍膜時(shí)要測薄膜折射率？
在芯片制造中，鍍膜工序（PVD,CVD）是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，薄膜的質(zhì)量直接影響了芯片的性能。對(duì)這些薄膜的精細(xì)控制又離不開對(duì)其折射率的深入理解和精確測量。今天將對(duì)芯片制造中薄膜折射率的概念、測量方法，以及它在整個(gè)制程中的影響與應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的探討。
什么是薄膜折射率？
光從一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)時(shí)，光線會(huì)發(fā)生折射，最常見的例子就是光從空氣進(jìn)入水中，就會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象。為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？最主要的原因是兩種介質(zhì)（水與空氣）的折射率不同。
折射率（refractive index）通常用n表示，它是材料對(duì)光的折射能力的度量。如圖，如果i是真空中光線的入射角（入射光線與法線之間的角度），r是折射角（光線與法線之間的角度），折射率n定義為入射角正弦與折射角正弦之比；即????????????????????????????????n?= sin?i?/ sin?r。
折射率也等于真空中給定波長的光速?c除以其在某物質(zhì)中的速度v，即???????????????????????????????????n?=?c?/?v。
在一個(gè)材料中，光波會(huì)引起電子的振動(dòng)。不同材料的電子云密度不同，電子對(duì)光的反應(yīng)能力也就不同。材料的電子云密度越大，電子對(duì)光的反應(yīng)能力越強(qiáng)，光在材料中傳播的速度就越慢，因此折射率就越大。
為什么要測薄膜的折射率？1，不同材料有著不同的折射率。通過測量折射率，我們可以定性確定薄膜的材料組成。以下是一些常見薄膜材料的折射率：
硅（Si）：折射率約為3.5
硅二氧化（SiO2）：折射率約為1.46
氮化硅（Si3N4）：折射率約為2，
磷硅酸鹽玻璃（PSG），1.45-1.47，根據(jù)磷含量
鋁（Al）：折射率約為1.5
鉑（Pt）：折射率約為2.2
上述折射率值大致給出了在特定波長下的折射率，實(shí)際上，折射率與光的波長，溫度，壓力也有關(guān)。
2，通過對(duì)透明物質(zhì)折射率的測量，可以推導(dǎo)出薄膜的厚度。因?yàn)楸∧さ暮穸戎苯佑绊懥斯獾母缮婺Ｊ?，而干涉模式又可以通過測量光的反射和透射光譜來得到。之前的文章有介紹，請(qǐng)查看：芯片制造中如何測薄膜厚度？
???????3，測量薄膜的折射率可以為評(píng)估薄膜的質(zhì)量提供重要的信息。在理想情況下，特定的薄膜材料在特定的生產(chǎn)條件下應(yīng)具有預(yù)期的折射率。如果實(shí)際測量的折射率與預(yù)期的折射率相差很大，這可能意味著生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了問題。此外，薄膜的折射率的均勻性也是一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)。如果折射率在薄膜的不同位置有大的變化，可能意味著薄膜的厚度或成分在不同位置不均勻，這可能影響到薄膜在電子設(shè)備中的性能。
芯片生產(chǎn)中的薄膜的折射率如何測量？
薄膜的折射率一般通過光譜橢圓偏振儀（Spectroscopic Ellipsometry）或者反射/透射光譜儀（Spectrophotometer）來測量。
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