硅鍺多層薄膜厚度的測量

　　硅鍺材料廣泛的應(yīng)用于半導體和能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，比如半導體制冷器件、功率反向開關(guān)。在這些應(yīng)用中，硅鍺和緩沖層的厚度需要測量，硅鍺的化學成分比較穩(wěn)定，但不要確定其結(jié)晶度或無定形化。

　　我們使用MProbe UVVisSR薄膜測厚儀測量了幾個硅鍺薄膜樣品。樣品結(jié)構(gòu)如下：

　　樣品1：氧化硅緩沖層/硅，其中緩沖層由SiO/SiO2組成，這是參考樣品。測量結(jié)果為36.2nm緩沖層/硅，緩沖層結(jié)構(gòu)為1.6nmSiO/34.6nm SiO2。

　　樣品2：硅鍺/氧化硅緩沖層/硅。測量結(jié)果為6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅(緩沖層結(jié)構(gòu)為1.6nmSiO/34.6nm SiO2)。

　　樣品3：氧化硅/非晶硅/硅鍺/氧化硅緩沖層/硅。測量結(jié)果為18nm氧化硅7.2nm非晶硅/6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅。

　　圖1. 測量得到的反射光譜曲線，

　　紅線是樣品1，曲線具有雙峰表明硅的電子躍遷結(jié)構(gòu)

　　藍線是樣品2，光譜曲線反應(yīng)了鍺的非晶/多晶結(jié)構(gòu)

　　黃線是樣品3，光譜曲線顯示非晶材料的特性

　　圖2. 樣品1測量結(jié)果顯示緩沖層結(jié)構(gòu)為：1.6nm SiO/34.6nm SiO2。曲線擬合度很好。

　　圖3. 樣品2測量結(jié)果顯示：6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅，曲線擬合度非常好

　　圖4. 樣品2硅鍺薄膜的光學色散曲線。

　　圖5. 將樣品2硅鍺的光學色散曲線與標準的Si11Ge89晶體材料色散曲線相比較，可以得出樣品2硅鍺已經(jīng)無定形化了。

　　代表測量得到的折射率(n)曲線， 代表測量得到的消光系數(shù)(k)曲線， 代表標準Si11Ge89晶體材料的折射率(n)曲線， 代表標準Si11Ge89晶體材料的消光系數(shù)(k)曲線。

　　圖6. 樣品3測量結(jié)果，18.9nm氧化硅7.2nm非晶硅/6.1nm硅鍺/36.2nm緩沖層/硅，非晶硅的色散模型使用Tauc-Lorentz近似模型，非晶硅層和氧化硅層直接測量得到，其他膜層數(shù)據(jù)從樣品2中導入。