量測(cè)的表面粗糙度-非接觸式量測(cè)，且透過(guò)反複的量測(cè)

PIN結(jié)構(gòu)成像

當(dāng)高品質(zhì)附生層(epitaxial layer)成長(zhǎng)于生產(chǎn)品質(zhì)基板(production-quality substrate)上時(shí)，在與沉積平臺(tái)比較(underlying platform)相比較之表面特性，發(fā)現(xiàn)高品質(zhì)附生層其成長(zhǎng)過(guò)程僅能允許些微的變化。舉例來(lái)說(shuō)，總厚度5mm的InP/InGaAs/InP PIN(P-type-Intrinsic-N-type)結(jié)構(gòu)的表面粗糙度須非常接近其基板的粗糙度等級(jí)(圖三a)。粗糙度較好的表面可藉由維持穩(wěn)定的生長(zhǎng)條件來(lái)形成，而成長(zhǎng)條件則必須被要求且小心地在有限的選擇范圍內(nèi)調(diào)整。然而，若磊晶條件有任何異常變動(dòng)或選用次等的基板，都可能降低表面品質(zhì)及增加表面粗糙度(圖三b)。

白光干涉儀也可以詳細(xì)地揭露具高應(yīng)變材料的表面結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，將InGaAs PIN結(jié)構(gòu)成長(zhǎng)在InP基板上，透過(guò)白光干涉儀即可發(fā)現(xiàn)松散且晶格不匹配的長(zhǎng)波長(zhǎng)(2.2mm)正交特征(orthogonal feature)。

直接量化來(lái)比較AFM及白光干涉術(shù)所量測(cè)的表面粗糙度優(yōu)劣是困難的。兩個(gè)技術(shù)皆有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，且根據(jù)所量測(cè)不同尺寸的橫向面積，兩項(xiàng)技術(shù)皆能表現(xiàn)屬于該技術(shù)上最好的量測(cè)結(jié)果。舉例來(lái)說(shuō)，本文所提及的白光干涉量測(cè)法已經(jīng)可以量測(cè)超過(guò)280 x 280mm面積，而標(biāo)準(zhǔn)的AFM量測(cè)法所量測(cè)的最大面積為50 x 50mm，相較之下，兩者可量測(cè)面積約差30倍。另外，兩種方法皆有不同的橫向解析度、數(shù)據(jù)分析技術(shù)及濾光技術(shù)(filtering technique)，真要嚴(yán)格比較就顯的非常複雜。

儘管兩種量測(cè)技術(shù)皆有一些缺點(diǎn)，但我們發(fā)現(xiàn)使用同調(diào)相關(guān)干涉(coherence correlation interferometry, CCI)技術(shù)的白光干涉量測(cè)法與AFM量測(cè)法來(lái)排列半導(dǎo)體樣品的等級(jí)時(shí)，兩種量測(cè)法在0.1 nm-1.5 nm區(qū)間的粗糙度有非常吻合的一致性(圖四)。因?yàn)镃CI量測(cè)法不同于AFM量測(cè)法，是屬于完全非接觸式量測(cè)，且透過(guò)反複的量測(cè)也可以驗(yàn)證其量測(cè)再現(xiàn)性。這些量測(cè)法隨著時(shí)間的見(jiàn)證，已經(jīng)變的非�？煽�，目前擁有產(chǎn)品化價(jià)值(production-worthy)技術(shù)的產(chǎn)品需有0.15 nm的平均粗糙度，且其誤差僅能在?.01 nm內(nèi)。

這個(gè)穩(wěn)定的結(jié)果將使白光干涉儀相當(dāng)適合無(wú)塵室生產(chǎn)環(huán)境，且相較于同為高解析的AFM而言，白光干涉量測(cè)法更能符合較快速及非接觸式的目的。