CN105762075A - 用于改善器件电学性能的方法以及半导体制造方法 - Google Patents

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董碧云
李志国
黄冲
朱云
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Abstract

本发明提供了一种用于改善器件电学性能的方法以及半导体制造方法。根据本发明的用于改善器件电学性能的方法包括：第一步骤：将快速热处理设备的所有灯泡划分成多个温度区；第二步骤：为所述多个温度区内的灯泡分别设置各自的辐射温度；第三步骤：在设置的各个辐射温度下，利用快速热处理设备对快速热处理设备中布置的硅片进行加热。

Description

用于改善器件电学性能的方法以及半导体制造方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种用于改善器件电学性能的方法以及采用了所述用于改善器件电学性能的方法的半导体制造方法。
背景技术
在制造半导体器件的过程中，半导体制造工艺中一般都需要对晶圆执行进行热处理。炉管和快速热处理(RTP，RapidThermalProcess)是半导体制造工艺中主要的两种热处理工艺。
其中，炉管利用热对流及热传导原理，使硅片与整个管内环境达到热平衡。但是，炉管具有天生难以克服的缺陷——热壁特性。具体地，热壁特性指的是，在生产过程中，硅片边缘位置的温度比中心位置高，图1示意性地示出了根据现有技术中炉管工艺中使用的炉管中的硅片温度分布示意图。
与炉管不同，一般的快速热处理工艺具有均匀的温度分布。
对于一般的集成电路(IC，integratedcircuit)工艺，器件的热预算由炉管和快速热处理工艺共同组成。在这种情况下，热壁特性的炉管和均匀分布的快速热处理共同作用的结果是，硅片边缘位置的热预算高于中心位置，由此会导致器件的阈值电压和饱和电流等重要的电学性质也呈现与形貌相似的不均匀分布。具体地，图2示意性地示出了根据现有技术中炉管工艺得到的硅片中器件饱和电流分布示意图。
由此，希望能够提供一种能够有效地改善器件电学性能在硅片中分布不均的缺陷的新方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够有效地改善器件电学性能在硅片中分布不均的缺陷的工艺方法；而且，本发明还提供一种能够有效地改善器件电学性能在硅片中分布不均的缺陷的半导体制造方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种用于改善器件电学性能的方法，包括：
第一步骤：将快速热处理设备的所有灯泡划分成多个温度区；
第二步骤：为所述多个温度区内的灯泡分别设置各自的辐射温度；
第三步骤：在设置的各个辐射温度下，利用快速热处理设备对快速热处理设备中布置的硅片进行加热。
优选地，在上述用于改善器件电学性能的方法中，在第一步骤中，自内向外地将所有灯泡划分成多个温度区。
优选地，在上述用于改善器件电学性能的方法中，在第一步骤中，将所述灯泡按照布置在快速热处理温度中的硅片的形状划分成多个温度区。
优选地，在上述用于改善器件电学性能的方法中，在第一步骤中，多个温度区包括最内的圆形区域以及与所述圆形区域同心布置的多个圆环形区域。
优选地，在上述用于改善器件电学性能的方法中，所述灯泡用于辐射特定波长的电磁波以对快速热处理设备中布置的硅片加热。
优选地，在上述用于改善器件电学性能的方法中，在第二步骤中，使得处于内部的温度区的灯泡的辐射温度高于处于外部的温度区的灯泡的辐射温度。
通过采用根据本发明的用于改善器件电学性能的方法，能够使得整片硅片中饱和电流和阈值电压分布更加均匀，其中饱和电流更趋向正态分布，并且硅片中心和边缘的差异显著减小。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了还一种半导体制造方法，其特征在于采用了根据权利要求1至9之一所述的用于改善器件电学性能的方法。
优选地，所述半导体制造方法用于制造集成电路。
优选地，所述半导体制造方法用于制造诸如NMOS器件、PMOS器件、CMOS器件之类的数字电子器件。
优选地，所述半导体制造方法用于制造诸如功率器件之类的模拟电子器件。
通过采用根据本发明的用于改善器件电学性能的方法，能够使得整片硅片中饱和电流和阈值电压分布更加均匀，其中饱和电流更趋向正态分布，并且硅片中心和边缘的差异显著减小。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术中炉管工艺中使用的炉管中的硅片温度分布示意图。
图2示意性地示出了根据现有技术中炉管工艺得到的硅片中器件饱和电流分布示意图。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的用于改善器件电学性能的方法的流程图。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的快速热处理温度设置的示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
快速热处理设备是通过灯泡辐射特定波长的电磁波对单片硅片加热。快速热处理设备可将加热灯泡分成多个加热区，理论上可以在一定温度范围内独立控制各个温区的温度设定。
由此，本发明可以利用快速热处理制程的区域温度可调性，设置中间高边缘低的特殊温度分布，以补偿炉管工艺边缘低中心高的温度特性导致的热预算差异，使器件电学性质在硅片中的分布更加均匀。
基于上述理论分析，下面将参考图3和图4来具体描述根据本发明优选实施例的用于改善器件电学性能的方法的具体步骤。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的用于改善器件电学性能的方法的流程图。
具体地说，如图3所示，根据本发明优选实施例的用于改善器件电学性能的方法包括：
第一步骤S1：将快速热处理设备的所有灯泡划分成多个温度区；
其中，所述灯泡用于辐射特定波长的电磁波以对快速热处理设备中布置的硅片加热。
例如，图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的快速热处理温度设置的示意图。
具体地，如图4所示，可以自内向外地将所有灯泡划分成多个温度区，或者自外向内地将所有灯泡划分成多个温度区。
例如，将所述灯泡按照布置在快速热处理温度中的硅片的形状划分成多个温度区。
具体地，如图4所示，多个温度区包括最内的圆形区域10以及与所述圆形区域10同心布置的多个圆环形区域20、30、40。
第二步骤S2：为所述多个温度区内的灯泡分别设置各自的辐射温度；
其中，在第二步骤S2中，使得处于内部的温度区的灯泡的辐射温度高于处于外部的温度区的灯泡的辐射温度；
第三步骤S3：在设置的各个辐射温度下，利用快速热处理设备对快速热处理设备中布置的硅片进行加热。具体地说，快速热处理设备的所有灯泡分别以各自的辐射温度进行辐射，由此对快速热处理设备中布置的硅片加热，从而对该硅片进行快速热处理。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，可以理解的是，可以在将硅片放入快速热处理设备之前在程序中设置灯泡温度；也可以在程序中设置了灯泡温度之后将硅片放入快速热处理设备。
在本发明的另一具体实施例中，本发明还提供了一种采用了所述用于改善器件电学性能的方法的半导体制造方法。
具体地，例如，该半导体制造方法可以用于制造集成电路；或者，该半导体制造方法可以用于制造诸如NMOS器件、PMOS器件、CMOS器件之类的数字电子器件；或者，该半导体制造方法可以用于制造诸如功率器件之类的模拟电子器件等。
发明人对根据本发明的用于改善器件电学性能的方法与采样恒定统一温度的现有技术进行了对比实现测试。而且，实验之后的实验结果显示，应用根据本发明的用于改善器件电学性能的方法以后，整片硅片中饱和电流和阈值电压分布更加均匀，其中饱和电流更趋向正态分布，并且硅片中心和边缘的差异显著减小。
需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。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做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于改善器件电学性能的方法，其特征在于包括：
第一步骤：将快速热处理设备的所有灯泡划分成多个温度区；
第二步骤：为所述多个温度区内的灯泡分别设置各自的辐射温度；
第三步骤：在设置的各个辐射温度下，利用快速热处理设备对快速热处理设备中布置的硅片进行加热。
2.根据权利要求1所述的用于改善器件电学性能的方法，其特征在于，在第一步骤中，自内向外地将所有灯泡划分成多个温度区。
3.根据权利要求1或2所述的用于改善器件电学性能的方法，其特征在于，在第一步骤中，将所述灯泡按照布置的硅片的形状划分成多个温度区。
4.根据权利要求1或2所述的用于改善器件电学性能的方法，其特征在于，在第一步骤中，多个温度区包括最内的圆形区域以及与所述圆形区域同心布置的多个圆环形区域。
5.根据权利要求1或2所述的用于改善器件电学性能的方法，其特征在于，所述灯泡用于辐射特定波长的电磁波以对快速热处理设备中布置的硅片加热。
6.根据权利要求1或2所述的用于改善器件电学性能的方法，其特征在于，在第二步骤中，使得处于内部的温度区的灯泡的辐射温度高于处于外部的温度区的灯泡的辐射温度。
7.一种半导体制造方法，其特征在于采用了根据权利要求1至9之一所述的用于改善器件电学性能的方法。
8.根据权利要求7所述的半导体制造方法，其特征在于所述半导体制造方法用于制造集成电路。
9.根据权利要求7所述的半导体制造方法，其特征在于所述半导体制造方法用于制造诸如NMOS器件、PMOS器件、CMOS器件之类的数字电子器件。
10.根据权利要求7所述的半导体制造方法，其特征在于所述半导体制造方法用于制造诸如功率器件之类的模拟电子器件。
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