CN101312139B - 多晶硅膜阻值的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多晶硅膜阻值的测试方法，其中，该方法包括如下步骤：a.首先将控片放入炉管中进行反应以在控片上生长一层多晶硅膜；b.对该控片执行如下子步骤：b1.对该控片执行硼离子注入制程；b2.通过快速热制程激活硼离子；b3.最后测量阻值，如果阻值符合生产规格要求，再将晶圆送入炉管生长多晶硅膜。与现有技术相比，本发明通过在控片上执行离子注入和快速热制程以获得电特性，可以及时获知该炉管的反应条件生产的多晶硅膜的阻值是否符合生产规格要求，将生产的损失减少到最低，并有效提高了生产效率。

Description

多晶硅膜阻值的测试方法

技术领域

本发明涉及半导体制程，尤其涉及多晶硅膜的阻值测试方法。

背景技术

晶体管结构可分为双载子型(bipolar)和MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)型。双载子型IC的运算速度较快但电力消耗较大，制造工程也复杂，并不是VLSI的主流，而MOS型是由电厂效应晶体管(FET)集积化而成。先在硅上形成绝缘氧化膜之后，再由它上面的外加电极(金属或多晶硅)加入电场来控制其动作，制程比较简单，也较不耗电，最早成为实用化的是P-MOS，但其动作速度较慢，不久更高速的N-MOS也被采用。一旦进入VLSI的领域之后，由于速度更快，电力消耗更少等优势，P-MOS及N-MOS组合而成的互补式金氧半导体(CMOS，Complementary MOS)遂成为主流。

金属氧化膜半导体的制程是先在单晶硅上形成绝缘氧化膜，再沉积一层多晶硅作为栅极，利用加到栅极的电场来控制MOS组件的开关(导电或不导电)。所以由多晶硅构成的栅极的电特性是衡量晶体管的一个重要指标。

现有的制程中，在生长多晶硅膜之前，通常会采用控片先测试炉管的反应条件，一般主要测量的参数包括多晶硅膜的厚度、平坦度以及微粒量。首先将控片放置入炉管中进行反应，在该控片的表面生长一层多晶硅膜，然后再将控片取出，测量控片上的多晶硅膜的各项参数是否符合要求，以确保正式晶圆送入炉管生长的多晶硅膜符合标准。目前，通过测量多晶硅膜的厚度的均匀性判断未来构成栅极的电阻值是否符合要求。

然而，随着产品的精密度要求越来越高，仅依靠测量控片上多晶硅膜厚度来判断未来栅极的电阻值变化显然已经不能满足现在产品的需求。现有制程通常测量多晶硅膜的厚度是符合要求的，然而依照该反应条件生长出的多晶硅膜在后续的制程完成后，通常会出现多晶硅栅极的电阻值没有达到理想的范围。这个过程持续时间很长，所以影响了产品的良率，而且增加了生产的成本。

显然，现需要一种改进的测试多晶硅膜阻值方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多晶硅膜阻值的测试方法，该方法可以及时发现该炉管反应条件生产出来多晶硅膜的阻值是否符合生产规格要求。

为实现上述目的，本发明提供一种多晶硅膜阻值的测试方法，其中，该方法包括如下步骤a.首先将控片放入炉管中进行反应以在控片上生长一层多晶硅膜；b.对该控片执行如下子步骤：b1.对该控片执行硼离子注入制程，通过高电压离子轰击的方式将硼离子引入控片内，并在控片的指定区域获得理想的电特性；b2.通过快速热制程对控片进行毫秒级的快速升温，使不在晶格位置上的离子运动到晶格位置，以便具有电活性，从而激活硼离子；b3.最后测量多晶硅膜的阻值，如果阻值符合生产规格要求，再将晶圆送入炉管生长多晶硅膜。

与现有技术相比，本发明改进了仅通过判断控片上多晶硅厚度的均匀度来判断阻值是否在规格要求的范围内这种粗略的测试方法，通过在控片上执行离子注入和激活离子以获得电特性，可以及时获知该炉管的反应条件生产的多晶硅膜的阻值是否符合生产规格要求，将生产的损失减少到最低，并有效提高了生产效率。

具体实施方式

本发明通过控片来精确测试该炉管的反应条件生长的多晶硅膜的阻值是否符合生产规格的要求，该方法包括如下步骤：

首先将控片放入炉管中进行反应以在控片上生长一层多晶硅膜，然后取出控片，测量多晶硅膜厚度、平坦度以及微粒量等参数是否符合要求。

在多晶硅膜其他参数均符合要求的前提下，对该控片执行离子注入制程，即在控片表面注入硼离子；通过高电压离子轰击的方式将硼离子引入控片内，并在控片的指定区域获得理想的电特性。同时，由于高能硼离子的撞击，导致硅结构的晶格发生损伤。

然后执行快速热制程(RTP)激活硼离子，通过密集的灯光或者其他热源，对于晶圆进行毫秒级的快速升温，使不在晶格位置上的离子运动到晶格位置，以便具有电活性，产生自由载流子，起到激活硼离子的作用同时消除损伤的晶格。

最后测量阻值，阻值可由四探针法来测量。薄层电阻值R和结深xj、载流子迁移率及硼离子分布C(x)有关，通过以下公式(1)获得：

$R=\frac{1}{q{\∫}_0^{x_j}\mathrm{\μC}\left(x\right)\mathrm{dx}}---\left(1\right)$

如果该控片的阻值不符合规格要求，则说明该炉管不符合制备该晶圆的条件。如果该控片上的阻值符合规格要求，再将晶圆送入炉管进行大规模的生产。

本发明的方法通过控片来测量阻值，以此来快速获知炉管的反应条件是否符合制备该晶圆的条件，同时改进了仅通过判断控片上多晶硅厚度的均匀度来判断阻值是否在规格要求的范围内这种粗略的测试方法。在本发明的较佳的实施例中，提前了至少一个月就可以精确获知该炉管是否符合生产规格要求，将生产的损失减少到最低，并有效提高了生产效率。

Claims (2)

1.一种多晶硅膜阻值的测试方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

a.首先将控片放入炉管中进行反应以在控片上生长一层多晶硅膜；

b.对该控片执行如下子步骤：

b1.对该控片执行硼离子注入制程，通过高电压离子轰击的方式将硼离子引入控片内，并在控片的指定区域获得理想的电特性；

b2.通过快速热制程对控片进行毫秒级的快速升温，使不在晶格位置上的离子运动到晶格位置，以便具有电活性，从而激活硼离子；

b3.最后测量多晶硅膜的阻值，如果阻值符合生产规格要求，再将晶圆送入炉管生长多晶硅膜。

2.如权利要求1所述的一种多晶硅膜阻值的测试方法，其特征在于：步骤b3通过四探针法测量控片上的多晶硅膜的阻值。