專利名稱：測量磊晶層厚度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種測量磊晶層厚度的方法，特別是一種有關(guān)生產(chǎn)線上測量磊晶層厚度的方法。
(2)背景技術(shù)在半導(dǎo)體元件的制程中，半導(dǎo)體晶片上磊晶層的厚度測量是十分的重要。傳統(tǒng)測量磊晶層的厚度的方法包括許多根據(jù)紅外線(Infrared)干涉物理光學(xué)原理的方法。依據(jù)這些原理，紅外線照射于晶片上并且自磊晶層的表面與磊晶層與晶片交接面反射。欲測量晶片上一處磊晶層的厚度，即將紅外線入射光束至該處的一小區(qū)域。此紅外線入射光束分成兩反射光束。一道光束反射自磊晶層的表面，另一道光束反射自磊晶層與晶片交接面。這兩道光束彼此干涉，而磊晶層的厚度則可藉此經(jīng)光譜反射法或干涉方法決定。
光譜反射法是根據(jù)兩道反射光束的光學(xué)干涉程度會隨光譜每一種波長而作周期性的改變。因?yàn)樵诓煌ㄩL的建設(shè)性干涉與破壞性干涉程度，這些改變產(chǎn)生一是列最大反射值與最小反射值。此方法是以測量光譜反射的兩最大反射值或最小反射值來計(jì)算厚度。
干涉方法中，是使用干涉儀使兩反射光束產(chǎn)生一干涉圖形。干涉圖形包括中心峰值(Peak)及由干涉儀反射鏡位移所產(chǎn)生的兩側(cè)峰值。在理想的條件下，干涉儀為對稱且反射鏡于兩位置間位移的程度對應(yīng)于兩側(cè)峰值，是與磊晶層的厚度成正比。不過實(shí)際上干涉儀為不對稱的而必須使用雙傅立葉轉(zhuǎn)換及其他數(shù)學(xué)方法以產(chǎn)生理想的干涉圖形，由干涉圖形中兩側(cè)峰值之間反射鏡位移可計(jì)算出磊晶層的厚度。
不過當(dāng)磊晶層與底材為相同材質(zhì)且其摻質(zhì)濃度差異很小，或磊晶層的摻質(zhì)濃度低于底材的摻質(zhì)濃度時(shí)，光學(xué)方法例如上述的傅力葉變換紅外線光譜(FTIR)法與其他傳統(tǒng)的電性測量法如四點(diǎn)測量法則不再適用。
因此非常有必要提出一種能解決上述的問題的測量磊晶層厚度的新穎方法，而本發(fā)明的方法正符合這樣的需求。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的為提供一種測量磊晶層厚度的新方法，此方法可適用任何條件下，特別是當(dāng)磊晶層與底材為相同材質(zhì)且其摻質(zhì)濃度差異很小，或磊晶層的摻質(zhì)濃度低于底材的摻質(zhì)濃度時(shí)。
本發(fā)明的另一目的為提出一種當(dāng)磊晶層與底材為相同材質(zhì)在生產(chǎn)線上測量磊晶層厚度的新方法。
本發(fā)明的又一目的為提供一種測量磊晶層厚度與多晶層與單晶層成長速率比的新方法。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供一種測量磊晶層厚度的方法，該測量磊晶層厚度的方法至少包括下列步驟提供一底材，該底材上具有一非單晶層，其中該非單晶層僅覆蓋該底材一部份；形成一磊晶層覆蓋該底材與該非單晶層，其中該磊晶層位于該非單晶層上的部份長成一多晶層；測量該多晶層的厚度與該非單晶層的厚度；及測量該多晶層連同該非單晶層與該磊晶層之間的厚度差，該磊晶層的厚度等于該多晶層連同該非單晶層的總厚度減去該多晶層連同該非單晶層與該磊晶層之間的厚度差。
以下的詳細(xì)說明僅為較佳實(shí)施例并非限制。其他不脫離本發(fā)明的精神的等效改變或替換均應(yīng)包括在的本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
(4)


為了能讓本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明如下圖1顯示一具有一非單晶層于其上的底材的剖面圖；及圖2顯示形成一磊晶層覆蓋于圖1中所示的底材上的結(jié)果。
(5)
具體實(shí)施例方式
在此必須說明的是以下描述的制程步驟及結(jié)構(gòu)并不包括完整的制程。本發(fā)明可以藉助各種集成電路制程技術(shù)來實(shí)施，在此僅提及了解本發(fā)明所需的制程技術(shù)。
以下將根據(jù)本發(fā)明所附圖示進(jìn)行詳細(xì)的說明，請注意圖示均為簡單的形式且未依照比例描繪，而尺寸均被夸大以利于了解本發(fā)明。
參考圖1所示，顯示一底材100，該底材100上具有一層102。底材100至少包括一半導(dǎo)體底材，例如一具有<100>晶格方向的硅底材，但不限于具有<100>晶格方向的硅底材。底材100亦可包括其他的半導(dǎo)體底材例如類似鉆石的碳，也可包括鍺、砷化鎵與砷化銦等半導(dǎo)體底材。層102至少包括一非單晶層，例如一多晶層。層102可為一導(dǎo)體層例如多晶硅層或一介電層例如一二氧化硅層與一氮化硅層。層102的厚度，舉例來說，以約100埃至約200埃之間較佳，但也可更厚或更薄。
參考圖2所示，一磊晶層104形成覆蓋于底材100與層102上。磊晶層104與底材100的材質(zhì)應(yīng)相同。舉例來說，若底材100為具有<100>晶格方向的硅底材，磊晶層104應(yīng)為具有<100>晶格方向的磊晶硅層。由于層102為非單晶層例如一多晶層，磊晶層104位于層102的部份會長成一多晶層106而不是一具有與底材相同的晶格方向的單晶層。若磊晶層104為一磊晶硅層，則多晶層106為一多晶硅層。通常底材100例如一硅底材會摻有摻質(zhì)，而磊晶層104也會于沉積時(shí)同時(shí)摻入與底材相同的摻質(zhì)。特別是當(dāng)磊晶層104與底材100摻質(zhì)濃度差異很小或磊晶層104的摻質(zhì)濃度低于底材100的摻質(zhì)濃度時(shí)，磊晶層104的厚度測量將十分困難。
為了要測量磊晶層104的厚度tepi，必須知道多晶層106的厚度tpoly與層102的厚度tA。多晶層106的厚度tpoly與層102的厚度tA可藉由傳統(tǒng)的光學(xué)方法測量而得。tpoly與tA可利用偏光儀(Ellisometer)來測量，其是藉由照射于層102與磊晶層104上的激光光束的反射與吸收來實(shí)現(xiàn)。偏光儀利用進(jìn)入可透光材料的激光光束內(nèi)部反射或吸收的極大化來進(jìn)行測量。測量反射自上表面或穿過上表面向外射出的剩余光線強(qiáng)度可得薄膜的厚度與極性。
層102的厚度與磊晶層104加上多晶層106的總厚度的厚度差tΔ可由以探針為探測裝置的表面特性探測儀器例如一仿形工具機(jī)(Profiler)。Profiler利用原子力來探測其探針的垂直位置，當(dāng)探針掃過磊晶層104與多晶層106表面時(shí)，因此可得tΔ。磊晶層104的厚度tepi可由下列方程式計(jì)算出來tepi＝tpoly+tA-tΔ。由此成長速率比tpoly/tepi亦可獲得。
上述有關(guān)發(fā)明的詳細(xì)說明僅為較佳實(shí)施例并非限制。其他不脫離本發(fā)明的精神的等效改變或替換均應(yīng)包括在的本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，至少包括下列步驟提供一底材，該底材上具有一非單晶層，其中該非單晶層僅覆蓋該底材一部份；形成一磊晶層覆蓋該底材與該非單晶層，其中該磊晶層位于該非單晶層上的部份長成一多晶層；測量該多晶層的厚度與該非單晶層的厚度；及測量該多晶層連同該非單晶層與該磊晶層之間的厚度差，該磊晶層的厚度等于該多晶層連同該非單晶層的總厚度減去該多晶層連同該非單晶層與該磊晶層之間的厚度差。
2.如權(quán)利要求1所述的測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，該底材至少包括一硅底材。
3.如權(quán)利要求1所述的測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，該底材至少包括一砷化鎵底材。
4.如權(quán)利要求1所述的測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，該非單晶層至少包括一多晶層。
5.如權(quán)利要求1所述的測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，該多晶層的厚度與該非單晶層的厚度是以一偏光儀測量。
6.如權(quán)利要求1所述的測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，該多晶層連同該非單晶層與該磊晶層之間的厚度差是以一仿形工具機(jī)測量。
7.一種測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，至少包括下列步驟提供一底材，該底材上具有一介電層，其中，該介電層僅覆蓋該底材一部份；形成一磊晶層覆蓋該底材與該介電層，其中，該磊晶層位于該介電層上的部份長成一多晶層；測量該多晶層的厚度與該介電層的厚度；及測量該多晶層連同該介電層與該磊晶層之間的厚度差，該磊晶層的厚度等于該多晶層連同該介電層的總厚度減去該多晶層連同該介電層與該磊晶層之間的厚度差。
8.一種測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，至少包括下列步驟提供一硅底材，該硅底材上具有一非單晶層，其中，該非單晶層僅覆蓋該硅底材一部份；形成一磊晶硅層覆蓋該硅底材與該非單晶層，其中，該磊晶硅層位于該非單晶層上的部份長成一多晶硅層；測量該多晶硅層的厚度與該非單晶層的厚度；及測量該多晶硅層連同該非單晶層與該磊晶硅層之間的厚度差，該磊晶硅層的厚度等于該多晶硅層連同該非單晶層的總厚度減去該多晶硅層連同該非單晶層與該磊晶硅層之間的厚度差。
9.如權(quán)利要求8所述的測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，該非單晶層至少包括一介電層。
10.如權(quán)利要求8所述的測量磊晶層厚度的方法，其特征在于，該介電層至少包括一二氧化硅層。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種測量磊晶層厚度的方法。此方法使用一非單晶層于磊晶層形成于底材上之前先形成于底材上，因此磊晶層形成于非單晶層上的部份成為多晶。測量多晶層與非單晶層的厚度以及多晶層加上非單晶層的總厚度與磊晶層的厚度差可得到磊晶層的厚度。磊晶層的厚度等于多晶層加上非單晶層的總厚度減去多晶層加上非單晶層的總厚度與磊晶層的厚度差。此方法在當(dāng)欲測量的磊晶層的摻雜濃度低于或等于底材的摻雜濃度時(shí)特別有用。
文檔編號H01L21/66GK1459618SQ02146939
公開日2003年12月3日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者林慶福, 曾華洲, 楊鐙祺 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司