CN103943532B - 用于监控炉管无氧氛围的监控片、制造方法及其监控方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于监控炉管无氧氛围的监控片，所述监控片包括：硅基衬底，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度小于15埃；二氧化硅薄膜层，所述二氧化硅薄膜层生长在所述硅基衬底上，且所述二氧化硅薄膜层的厚度为800～1200埃；氮化钛薄膜层，所述氮化钛薄膜层沉积在所述二氧化硅薄膜层之异于所述硅基衬底的一侧，且所述氮化钛薄膜层的厚度为200～1000埃。本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法简单，对所述无氧氛围的监控直观性强、即时性好，改善生产效率，提高产品良率。

Description

用于监控炉管无氧氛围的监控片、制造方法及其监控方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于监控炉管无氧氛围的监控片、制造方法及其监控方法。
背景技术
随着超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,VLSI)和特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integration,ULSI)的飞速发展，芯片的线宽越来越小，集成度越来越高，对芯片制造过程提出了越来越严格的要求。芯片制造需要经过清洗工艺、扩散工艺、注入工艺、光刻工艺、刻蚀工艺等反复的工艺过程。
炉管作业具有温度高、时间长、反应腔体大的特征，又是批量作业等特点，有些退火工艺步骤需要在纯氮气环境下进行，需要严格控制氧气浓度，即保证炉管的无氧环境(Oxygen Free Environment)。比如，少量氧气的存在将使得多晶硅层被氧化，同时使得所述金属层被氧化。然而，炉管漏气便会导致外界氧气进入到炉管的问题。
目前，监控所述炉管内氧气含量的方法通常是利用氧气传感器进行含氧量浓度监测，对炉管进行漏气监测可以防止外界的氧气漏气到炉管内。氧气浓度监测和漏气监测都是间接监控炉管的无氧环境。但是，利用氧气传感器进行含氧量浓度监测还存在以下缺陷：
第一、当需要纯氮气的工艺环境下，通常在硅片装载区安装氧气传感器来监控氧气(O2)的浓度，对所述装载区可以有效监控，但对反应腔的监控不够。更重要地，所述氧气传感器易于损坏，价格昂贵。
第二、对需要氧含量监控的地方进行抽真空至低压，并通过氦气气枪对可能出现漏气的地方喷气，观察其压力计的压力变化。当压力计没变化或很小变化时表明可能漏点地方气密性好；当氦气气枪对可能漏点喷气时，压力突然上升表明可能漏点的气密性不好。由此可见，所述检漏方法需要人为的寻找漏点，具有不确定性，可操作性不强。
寻求一种有效监控炉管的氧气含量，以保证正常生产工艺，提高产品良率，以及预防所述炉管漏气(Leak)已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种用于监控炉管无氧氛围的监控片、制造方法及其监控方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统炉管无氧氛围检测采用氧气传感器，不仅监控力度不够，而且氧气传感器易于损坏、价格昂贵；或者无氧氛围检测采用对可疑漏点进行针对性测漏，不仅具有不确定性，而且可操作性不强等缺陷提供一种用于监控炉管无氧氛围的监控片。
本发明之又一目的是针对现有技术中，传统炉管无氧氛围检测采用氧气传感器，不仅监控力度不够，而且氧气传感器易于损坏、价格昂贵；或者无氧氛围检测采用对可疑漏点进行针对性测漏，不仅具有不确定性，而且可操作性不强等缺陷提供一种用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法。
本发明之第三目的是针对现有技术中，传统炉管无氧氛围检测采用氧气传感器，不仅监控力度不够，而且氧气传感器易于损坏、价格昂贵；或者无氧氛围检测采用对可疑漏点进行针对性测漏，不仅具有不确定性，而且可操作性不强等缺陷提供一种用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种用于监控炉管无氧氛围的监控片，所述监控片包括：硅基衬底，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度小于15埃；二氧化硅薄膜层，所述二氧化硅薄膜层生长在所述硅基衬底上，且所述二氧化硅薄膜层的厚度为800～1200埃；氮化钛薄膜层，所述氮化钛薄膜层沉积在所述二氧化硅薄膜层之异于所述硅基衬底的一侧，且所述氮化钛薄膜层的厚度为200～1000埃。
可选地，所述二氧化硅薄膜层的厚度为1000埃。
可选地，所述氮化钛薄膜层的厚度为300埃。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法，所述制造方法包括：
执行步骤S10：提供硅基衬底，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度小于15埃；
执行步骤S12：在所述硅基衬底上采用炉管热氧化法生产所述二氧化硅薄膜层，所述热氧化法之工艺温度为800～1000℃，所述二氧化硅薄膜层的厚度为800～1200埃；
执行步骤S13：在所述二氧化硅薄膜层之异于所述硅基衬底的一侧采用化学气相沉积法(CVD)淀积所述氮化钛薄膜层，所述氮化钛薄膜层的厚度为200～1000埃。
可选地，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度大于15埃，则利用HF溶液清洗，以去除所述本征氧化物薄膜。
为实现本发明之第三目的，本发明提供一种用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法，所述监控方法包括：
执行步骤S1：监控片制备，并测量所述监控片之电阻值R1；
执行步骤S2：在炉管高温为500～600℃，纯氮气氛围下，退火20～30min，并测量所述退火后之监控片的电阻值R2；
执行步骤S3：炉管无氧氛围/有氧漏入氛围的判定，当所述时，则所述炉管呈无氧氛围；当所述时，则所述炉管呈有氧漏入氛围。
可选地，所述监控片的制造方法，进一步包括：
执行步骤S10：提供硅基衬底，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度小于15埃；
执行步骤S12：在所述硅基衬底上采用炉管热氧化法生产所述二氧化硅薄膜层，所述热氧化法之工艺温度为800～1000℃，所述二氧化硅薄膜层的厚度为800～1200埃；
执行步骤S13：在所述二氧化硅薄膜层之异于所述硅基衬底的一侧采用化学气相沉积法(CVD)淀积所述氮化钛薄膜层，所述氮化钛薄膜层的厚度为200～1000埃。
可选地，所述监控片在进行炉管高温退火工艺时，分别将所述监控片设置在炉管之第一端部和第二端部，并在具有热电偶的所述炉管之晶舟上设置硅片，且在所述炉管的其它位置采用虚拟片填充。
综上所述，本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法简单，对所述无氧氛围的监控直观性强、即时性好，改善生产效率，提高产品良率。
附图说明
图1所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之结构示意图；
图2所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法的流程图；
图3所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法的流程图；
图4所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之高温退火工艺示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，图1所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之结构示意图。所述用于监控炉管无氧氛围的监控片1，包括：硅基衬底11，所述硅基衬底11之本征氧化物薄膜(未图示)的厚度小于15埃；二氧化硅薄膜层12，所述二氧化硅薄膜层12生长在所述硅基衬底11上，且所述二氧化硅薄膜层12的厚度为800～1200埃。优选地，所述二氧化硅薄膜层12的厚度为1000埃；氮化钛薄膜层13，所述氮化钛薄膜层13沉积在所述二氧化硅薄膜层12之异于所述硅基衬底11的一侧，且所述氮化钛薄膜层13的厚度为200～1000埃。优选地，所述氮化钛薄膜层13的厚度为300埃。
请参阅图2，并结合参阅图1，图2所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法的流程图。作为本发明的具体实施方式，所述用于监控炉管无氧氛围的监控片1之制造方法，包括：
执行步骤S10：提供硅基衬底11，所述硅基衬底11之本征氧化物薄膜(未图示)的厚度小于15埃；若所述硅基衬底11之本征氧化物薄膜的厚度大于15埃，则利用HF溶液清洗，以去除所述本征氧化物薄膜；
执行步骤S12：在所述硅基衬底11上采用炉管热氧化法生产所述二氧化硅薄膜层12，所述热氧化法之工艺温度为800～1000℃，所述二氧化硅薄膜层12的厚度为800～1200埃；
执行步骤S13：在所述二氧化硅薄膜层12之异于所述硅基衬底11的一侧采用化学气相沉积法(CVD)淀积所述氮化钛薄膜层13，所述氮化钛薄膜层13的厚度为200～1000埃。
为更直观的阐述本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式为例，详述本发明监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法。明显地，因所述监控片的制造工艺之差异性，所述监控片的厚度、退火温度、退火时间等均可有相应变化。在所述具体实施方式中，所涉及的数值、工艺方法等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
请参阅图3、图4，图3所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法的流程图。图4所示为本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之高温退火工艺示意图。所述用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法，包括：
执行步骤S1：监控片制造，并测量所述监控片之电阻值R1，所述监控片包括硅基衬底，以及依次沉积在所述硅基衬底上的二氧化硅薄膜层和氮化钛薄膜层；
具体地，所述监控片1的制造方法，进一步包括：
执行步骤S10：提供硅基衬底11，所述硅基衬底11之本征氧化物薄膜(未图示)的厚度小于15埃；若所述硅基衬底11之本征氧化物薄膜的厚度大于15埃，则利用HF溶液清洗，以去除所述本征氧化物薄膜；
执行步骤S12：在所述硅基衬底11上采用炉管热氧化法生产所述二氧化硅薄膜层12，所述热氧化法之工艺温度为800～1000℃，所述二氧化硅薄膜层12的厚度为800～1200埃；
执行步骤S13：在所述二氧化硅薄膜层12之异于所述硅基衬底11的一侧采用化学气相沉积法(CVD)淀积所述氮化钛薄膜层13，所述氮化钛薄膜层13的厚度为200～1000埃。
执行步骤S2：在炉管高温为500～600℃，纯氮气氛围下，退火20～30min，并测量所述退火后之监控片的电阻值R2；
作为本领域技术人员，容易理解地，为了获得产品生产模拟环境，所述监控片1在进行炉管高温退火工艺时，分别将所述监控片1设置在所述炉管2之第一端部21和第二端部22，并在具有热电偶23的所述炉管2之晶舟24上设置所述硅片25，且在所述炉管2的其它位置采用虚拟片(未图示)填充。
执行步骤S3：炉管无氧氛围/有氧漏入氛围的判定，当所述时，则所述炉管呈无氧氛围；当所述时，则所述炉管呈有氧漏入氛围；
显然地，当所述时，则所述炉管呈有氧漏入氛围，本领域技术人员便对所述炉管进行检漏、堵漏，所述检漏、堵漏可采用本领域常规的技术手段，直至所述时，所述炉管呈无氧氛围为止。
综上所述，本发明用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法简单，对所述无氧氛围的监控直观性强、即时性好，改善生产效率，提高产品良率。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (8)

1.一种用于监控炉管无氧氛围的监控片，其特征在于，所述监控片包括：
硅基衬底，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度小于15埃；
二氧化硅薄膜层，所述二氧化硅薄膜层生长在所述硅基衬底上，且所述二氧化硅薄膜层的厚度为800～1200埃；
氮化钛薄膜层，所述氮化钛薄膜层沉积在所述二氧化硅薄膜层之异于所述硅基衬底的一侧，且所述氮化钛薄膜层的厚度为200～1000埃。
2.如权利要求1所述用于监控炉管无氧氛围的监控片，其特征在于，所述二氧化硅薄膜层的厚度为1000埃。
3.如权利要求1所述用于监控炉管无氧氛围的监控片，其特征在于，所述氮化钛薄膜层的厚度为300埃。
4.一种如权利要求1所述用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
执行步骤S10：提供硅基衬底，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度小于15埃；
执行步骤S12：在所述硅基衬底上采用炉管热氧化法生产所述二氧化硅薄膜层，所述热氧化法之工艺温度为800～1000℃，所述二氧化硅薄膜层的厚度为800～1200埃；
执行步骤S13：在所述二氧化硅薄膜层之异于所述硅基衬底的一侧采用化学气相沉积法(CVD)淀积所述氮化钛薄膜层，所述氮化钛薄膜层的厚度为200～1000埃。
5.如权利要求4所述用于监控炉管无氧氛围的监控片之制造方法，其特征在于，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度大于15埃，则利用HF溶液清洗，以去除所述本征氧化物薄膜。
6.一种如权利要求1所述用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法，其特征在于，所述监控方法包括：
执行步骤S1：监控片制备，并测量所述监控片之电阻值R1；
执行步骤S2：在炉管高温为500～600℃，纯氮气氛围下，退火20～30min，并测量所述退火后之监控片的电阻值R2，所述监控片在进行炉管高温退火工艺时，分别将所述监控片设置在炉管之第一端部和第二端部；
执行步骤S3：炉管无氧氛围/有氧漏入氛围的判定，当所述时，则所述炉管呈无氧氛围；当所述时，则所述炉管呈有氧漏入氛围。
7.如权利要求6所述用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法，其特征在于，所述监控片的制造方法，进一步包括：
执行步骤S10：提供硅基衬底，所述硅基衬底之本征氧化物薄膜的厚度小于15埃；
执行步骤S12：在所述硅基衬底上采用炉管热氧化法生产所述二氧化硅薄膜层，所述热氧化法之工艺温度为800～1000℃，所述二氧化硅薄膜层的厚度为800～1200埃；
执行步骤S13：在所述二氧化硅薄膜层之异于所述硅基衬底的一侧采用化学气相沉积法(CVD)淀积所述氮化钛薄膜层，所述氮化钛薄膜层的厚度为200～1000埃。
8.如权利要求6所述用于监控炉管无氧氛围的监控片之监控方法，其特征在于，所述监控片在进行炉管高温退火工艺时，在具有热电偶的所述炉管之晶舟上设置硅片，且在所述炉管的其它位置采用虚拟片填充。
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