测量磊晶层厚度的方法 (1)技术领域
本发明有关一种测量磊晶层厚度的方法，特别是一种有关生产线上测量磊晶层厚度的方法。
(2)背景技术
在半导体元件的制程中，半导体晶片上磊晶层的厚度测量是十分的重要。传统测量磊晶层的厚度的方法包括许多根据红外线(Infrared)干涉物理光学原理的方法。依据这些原理，红外线照射于晶片上并且自磊晶层的表面与磊晶层与晶片交接面反射。欲测量晶片上一处磊晶层的厚度，即将红外线入射光束至该处地一小区域。此红外线入射光束分成两反射光束。一道光束反射自磊晶层的表面，另一道光束反射自磊晶层与晶片交接面。这两道光束彼此干涉，而磊晶层的厚度则可藉此经光谱反射法或干涉方法决定。
光谱反射法是根据两道反射光束的光学干涉程度会随光谱每一种波长而作周期性的改变。因为在不同波长的建设性干涉与破坏性干涉程度，这些改变产生一是列最大反射值与最小反射值。此方法是以测量光谱反射的两最大反射值或最小反射值来计算厚度。
干涉方法中，是使用干涉仪使两反射光束产生一干涉图形。干涉图形包括中心峰值(Peak)及由干涉仪反射镜位移所产生的两侧峰值。在理想的条件下，干涉仪为对称且反射镜于两位置间位移的程度对应于两侧峰值，是与磊晶层的厚度成正比。不过实际上干涉仪为不对称的而必须使用双傅立叶转换及其他数学方法以产生理想的干涉图形，由干涉图形中两侧峰值之间反射镜位移可计算出磊晶层的厚度。
不过当磊晶层与底材为相同材质且其掺质浓度差异很小，或磊晶层的掺质浓度低于底材的掺质浓度时，光学方法例如上述的傅力叶变换红外线光谱(FTIR)法与其他传统的电性测量法如四点测量法则不再适用。
因此非常有必要提出一种能解决上述的问题的测量磊晶层厚度的新颖方法，而本发明的方法正符合这样的需求。
(3)发明内容
本发明的一目的为提供一种测量磊晶层厚度的新方法，此方法可适用任何条件下，特别是当磊晶层与底材为相同材质且其掺质浓度差异很小，或磊晶层的掺质浓度低于底材的掺质浓度时。
本发明的另一目的为提出一种当磊晶层与底材为相同材质在生产线上测量磊晶层厚度的新方法。
本发明的又一目的为提供一种测量磊晶层厚度与多晶层与单晶层成长速率比的新方法。
为实现上述的目的，本发明提供一种测量磊晶层厚度的方法，该测量磊晶层厚度的方法至少包括下列步骤：提供一底材，该底材上具有一非单晶层，其中该非单晶层仅覆盖该底材一部份；形成一磊晶层覆盖该底材与该非单晶层，其中该磊晶层位于该非单晶层上的部份长成一多晶层；测量该多晶层的厚度与该非单晶层的厚度；及测量该多晶层连同该非单晶层与该磊晶层之间的厚度差，该磊晶层的厚度等于该多晶层连同该非单晶层的总厚度减去该多晶层连同该非单晶层与该磊晶层之间的厚度差。
以下的详细说明仅为较佳实施例并非限制。其他不脱离本发明的精神的等效改变或替换均应包括在的本发明的专利范围内。
(4)附图说明
为了能让本发明的目的、特点和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图进行详细说明如下：
图1显示一具有一非单晶层于其上的底材的剖面图；及
图2显示形成一磊晶层覆盖于图1中所示的底材上的结果。
(5)具体实施方式
在此必须说明的是以下描述的制程步骤及结构并不包括完整的制程。本发明可以藉助各种集成电路制程技术来实施，在此仅提及了解本发明所需的制程技术。
以下将根据本发明所附图示进行详细的说明，请注意图示均为简单的形式且未依照比例描绘，而尺寸均被夸大以利于了解本发明。
参考图1所示，显示一底材100，该底材100上具有一层102。底材100至少包括一半导体底材，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亦可包括其他的半导体底材例如类似钻石的碳，也可包括锗、砷化镓与砷化铟等半导体底材。层102至少包括一非单晶层，例如一多晶层。层102可为一导体层例如多晶硅层或一介电层例如一二氧化硅层与一氮化硅层。层102的厚度，举例来说，以约100埃至约200埃之间较佳，但也可更厚或更薄。
参考图2所示，一磊晶层104形成覆盖于底材100与层102上。磊晶层104与底材100的材质应相同。举例来说，若底材100为具有<100>晶格方向的硅底材，磊晶层104应为具有<100>晶格方向的磊晶硅层。由于层102为非单晶层例如一多晶层，磊晶层104位于层102的部份会长成一多晶层106而不是一具有与底材相同的晶格方向的单晶层。若磊晶层104为一磊晶硅层，则多晶层106为一多晶硅层。通常底材100例如一硅底材会掺有掺质，而磊晶层104也会于沉积时同时掺入与底材相同的掺质。特别是当磊晶层104与底材100掺质浓度差异很小或磊晶层104的掺质浓度低于底材100的掺质浓度时，磊晶层104的厚度测量将十分困难。
为了要测量磊晶层104的厚度tepi，必须知道多晶层106的厚度tpoly与层102的厚度tA。多晶层106的厚度tpoly与层102的厚度tA可藉由传统的光学方法测量而得。tpoly与tA可利用偏光仪(Ellisometer)来测量，其是藉由照射于层102与磊晶层104上的激光光束的反射与吸收来实现。偏光仪利用进入可透光材料的激光光束内部反射或吸收的极大化来进行测量。测量反射自上表面或穿过上表面向外射出的剩余光线强度可得薄膜的厚度与极性。
层102的厚度与磊晶层104加上多晶层106的总厚度的厚度差tΔ可由以探针为探测装置的表面特性探测仪器例如一仿形工具机(Profiler)。Profiler利用原子力来探测其探针的垂直位置，当探针扫过磊晶层104与多晶层106表面时，因此可得tΔ。磊晶层104的厚度tepi可由下列方程式计算出来：tepi＝tpoly+tA-tΔ。由此成长速率比tpoly/tepi亦可获得。
上述有关发明的详细说明仅为较佳实施例并非限制。其他不脱离本发明的精神的等效改变或替换均应包括在的本发明的专利保护范围内。