CN102494792B - 精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法，包括步骤：提供半导体控片，其中掺杂有P型杂质；在半导体控片正面和背面生长氧化层；在半导体控片背面生长多晶硅层，多晶硅层会同时覆盖到氧化层的上方；刻蚀正面氧化层上方的多晶硅层，直至露出氧化层；以氧化层为阻挡层，向半导体控片离子注入N型杂质；将半导体控片放入退火工艺腔中作高温退火；去除半导体控片上的氧化层；测试半导体控片的方块电阻，获取工艺腔的在线温度。本发明在半导体控片的背面覆盖一层多晶硅，更好地模拟晶圆在实际高温退火工艺中的真实情形，可以监控到由于退火工艺腔中反射板表面发生变化而产生的温度差异，从而准确地调整工艺腔温度，保证了产品的成品率。

Description

精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法。
背景技术
高频双极MOS器件的源漏注入后经过退火激活从而达到器件响应的要求，退火工艺的温度控制对器件夹断电阻和放大倍率参数非常重要。通常1℃的差异会引起夹断电阻偏移10到15欧姆。一旦温度异常，会造成器件失效。生产中往往由于工艺腔的问题造成温度的偏差，从而影响产品的工艺温度，如果不及时监控这种变化会造成产品电学参数的失效从而造成成品率的降低，因此严格监控工艺产品的温度和工艺腔的状态非常重要。
通常监控温度的方法有两种，一种是采用光片在氧气份1105℃下通过生成的氧化层的厚度来监控工艺腔的温度，另一种方法是通过在光片上注入一定剂量的杂质，通过高温退火激活杂质，测量激活后的控片的电阻来监控工艺腔的温度。
例如，图1至图5为现有技术中一种监控高温退火工艺在线产品温度的过程的剖面结构示意图。结合上述附图，该过程详细可以包括：
提供半导体控片101，其中掺杂有硼元素；
在半导体控片101的正面和背面生长一层的氧化层102；
以正面的氧化层102为阻挡层，向半导体控片101离子注入砷元素；
将半导体控片101放入退火工艺腔中作高温退火；
用湿法刻蚀法去除半导体控片101上的氧化层102；以及
最后测试半导体控片101的方块电阻，获取工艺腔的在线温度。
当工艺腔一切正常时，两种方法都可行，但当反射板表面发生变化时，两种方法都不能监控到温度的变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法，从而准确调整工艺腔温度，保证了产品的成品率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法，包括步骤：
提供半导体控片，其中掺杂有P型杂质；
在所述半导体控片的正面和背面生长一层氧化层；
在所述半导体控片的背面生长一层多晶硅层，所述多晶硅层会同时覆盖到所述半导体控片正面的所述氧化层的上方；
刻蚀正面的所述氧化层上方的所述多晶硅层，直至露出所述氧化层；
以所述氧化层为阻挡层，向所述半导体控片离子注入N型杂质；
将所述半导体控片放入退火工艺腔中作高温退火；
去除所述半导体控片上的所述氧化层；
测试所述半导体控片的方块电阻，获取所述工艺腔的在线温度。
可选地，所述P型杂质为硼。
可选地，所述氧化层的厚度为
可选地，所述多晶硅层的厚度为
Figure BDA0000110578840000022
可选地，所述多晶硅层的厚度为
Figure BDA0000110578840000023
可选地，所述N型杂质为砷。
可选地，去除所述氧化层的方法为湿法刻蚀法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过在半导体控片的背面覆盖一层多晶硅，更好地模拟晶圆在实际高温退火工艺中的真实情形，可以监控到由于退火工艺腔中反射板表面发生状况变化而产生的工艺腔内小至1℃的温度差异，从而准确、及时地调整工艺腔温度，没有电参数的失效，保证了产品的成品率。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1至图5为现有技术中一种监控高温退火工艺在线产品温度的过程的剖面结构示意图；
图6为本发明一个实施例的精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法流程图；
图7至图13为本发明一个实施例的精确监控高温退火工艺在线产品温度的过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述地其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图6为本发明一个实施例的精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法流程图。如图所示，该方法可以包括：
执行步骤S201，提供半导体控片，其中掺杂有P型杂质；
执行步骤S202，在半导体控片的正面和背面生长一层氧化层；
执行步骤S203，在半导体控片的背面生长一层多晶硅层，多晶硅层会同时覆盖到半导体控片正面的氧化层的上方；
执行步骤S204，刻蚀正面的氧化层上方的多晶硅层，直至露出氧化层；
执行步骤S205，以氧化层为阻挡层，向半导体控片离子注入N型杂质；
执行步骤S206，将半导体控片放入退火工艺腔中作高温退火；
执行步骤S207，去除半导体控片上的氧化层；
执行步骤S208，测试半导体控片的方块电阻，获取工艺腔的在线温度。
图7至图13为本发明一个实施例的精确监控高温退火工艺在线产品温度的过程的剖面结构示意图。下面结合上述附图进行详细说明：
如图7所示，提供半导体控片201，其中掺杂有P型杂质，该P型杂质可以为硼元素。
如图8所示，在半导体控片201的正面和背面生长一层氧化层202，该氧化层202的厚度可以为优选为
Figure BDA0000110578840000032
如图9所示，在半导体控片201的背面生长一层多晶硅层203，该多晶硅层203的厚度可以为
Figure BDA0000110578840000041
优选为
Figure BDA0000110578840000042
由于半导体控片201整体置于生长多晶硅的工艺腔体中，因此多晶硅层203会同时覆盖到半导体控片正面的氧化层202的上方。
如图10所示，刻蚀正面的氧化层202上方的多晶硅层203，直至露出氧化层202。
如图11所示，以氧化层202为阻挡层，向半导体控片201离子注入N型杂质，该N型杂质可以为砷元素。
如图12所示，将半导体控片201放入退火工艺腔中作高温退火。
如图13所示，采用例如湿法刻蚀法去除半导体控片201上的氧化层202。
最后，测试半导体控片201的方块电阻。由于半导体控片201的方块电阻的数值与工艺腔的温度是一一对应的，由此通过测试得到的方块电阻的阻值即可获取工艺腔的在线温度。
下表为采用本发明一个实施例的监控高温退火工艺在线产品温度的方法获取的工艺腔的在线温度与之前的方法获取的工艺腔的在线温度的对比表格。
可见，双极产品在同一设备的两个工艺腔中工艺的电学参数反应两个工艺腔有10～15欧姆的差异。用常规的无背面覆盖多晶硅的As注入控片没有测出两个工艺腔的温度差异，而采用背面有多晶硅覆盖的控片监控到两个工艺腔有10度的温度差异。经检查发现其中一个工艺腔的反射板表面有损伤，因此造成两个工艺腔的情况不同。更换工艺腔反射板后得到匹配的结果。
本发明通过在半导体控片的背面覆盖一层多晶硅，更好地模拟晶圆在实际高温退火工艺中的真实情形，可以监控到由于退火工艺腔中反射板表面发生状况变化而产生的工艺腔内小至1℃的温度差异，从而准确、及时地调整工艺腔温度，没有电参数的失效，保证了产品的成品率。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种精确监控高温退火工艺在线产品温度的方法，包括步骤：
提供半导体控片(201)，其中掺杂有P型杂质；
在所述半导体控片(201)的正面和背面生长一层氧化层(202)；
在所述半导体控片(201)的背面生长一层多晶硅层(203)，所述多晶硅层(203)会同时覆盖到所述半导体控片(201)正面的所述氧化层(202)的上方；
刻蚀正面的所述氧化层(202)上方的所述多晶硅层(203)，直至露出所述氧化层(202)；
以所述氧化层(202)为阻挡层，向所述半导体控片(201)离子注入N型杂质；
将所述半导体控片(201)放入退火工艺腔中作高温退火；
去除所述半导体控片(201)上的所述氧化层(202)；
测试所述半导体控片(201)的方块电阻，获取所述工艺腔的在线温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型杂质为硼。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氧化层(202)的厚度为
Figure FDA0000110578830000011
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多晶硅层(203)的厚度为
Figure FDA0000110578830000012
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多晶硅层(203)的厚度为
Figure FDA0000110578830000013
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述N型杂质为砷。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，去除所述氧化层(202)的方法为湿法刻蚀法。
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