CN111106040B - 精准控制金属下沉的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精准控制金属下沉的设备，包括：支撑架、加热装置、探针、和电性监控量测控制模块，所述支撑架设置在所述加热装置上，所述支撑架用于承接晶圆，所述热板加热控制单元控制连接于所述热板，所述探针具有三个针脚，分别为S端、D端和G端，所述电性监控量测控制模块控制连接于所述探针，所述S端用于接地，所述电性监控量测控制模块用于在所述D端输出固定电压偏置，所述电性监控量测控制模块用于在所述G端输出固定偏压装置。本发明通过实时监控电流，以在线电流的指标作为回火终点，实现回火过程中对金属下沉的精准控制，提升产品的性能，避免发现电性失效的周期长。

Description

精准控制金属下沉的设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种精准控制金属下沉的设备。
背景技术
在半导体制造行业，半导体与金属之间的接触，通常会形成欧姆接触或者肖特基接触。而形成何种接触类型，则取决于相互接触的材料特性诸如功函数、电子亲和力等因素。在欧姆接触的制备过程中，其导电机制通常为电子隧穿，为了构造电子隧穿的条件，在工艺上常常采用退火设备使得金属下沉从而形成欧姆接触。因此金属下沉的量成为制备欧姆接触的一个重要因素，同样金属下沉的状况对肖特基接触势垒以及空乏区范围的影响也是同等重要的。在现有的技术中，对金属下沉的程度往往无法通过直接相关的物理量来监控，常见的欧姆接触和肖特基接触在工艺上通过监控回火温度以及回火时间来控制金属的下沉程度进而控制器件的接触电阻以及肖特基势垒。因此，采用监控回火温度和回火时间无法直接准确的监控电性，一旦出现偏差，对产品电性的影响将是不可逆的。
发明内容
为此，需要提供一种精准控制金属下沉的设备，解决无法对金属下沉的程度进行精准控制的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种精准控制金属下沉的设备，包括：支撑架、加热装置、探针、和电性监控量测控制模块，所述支撑架设置在所述加热装置上，所述支撑架用于承接晶圆，所述热板加热控制单元控制连接于所述热板，所述探针具有三个针脚，分别为S端、D端和G端，所述电性监控量测控制模块控制连接于所述探针，所述S端用于接地，所述电性监控量测控制模块用于在所述D端输出固定电压偏置，所述电性监控量测控制模块用于在所述G端输出固定电压偏置，所述电性监控量测控制模块用于在所述加热装置加热过程中测量所述探针的所述三个针脚之间的电流或者电势。
进一步地，还包括有晶圆，所述S端连接所述晶圆的源极，所述D端连接所述晶圆的漏极，所述G端连接所述晶圆的栅极，所述电性监控量测控制模块用于测量所述S端和所述D端之间的电流，所述S端和所述D端之间的电流达到预设值，为所述晶圆上的金属下沉达到预设深度。
进一步地，所述加热装置包括热板和热板加热控制单元，所述支撑架设置在所述热板上，所述热板加热控制单元控制连接于所述热板。
进一步地，其特征在于，还包括腔体，所述腔体内设置有所述支撑架和所述加热装置。
进一步地，所述加热装置的加热方式为辐射加热。
区别于现有技术，上述技术方案在回火过程中，使用所述探针连接所述晶片，通过实时监控电流，以在线电流的指标作为回火终点，实现回火过程中对金属下沉的精准控制，提升产品的性能。以此来替代使用监控回火温度和回火时间的传统方法，避免发现电性失效的周期长。
附图说明
图1为本发明所述精准控制金属下沉的设备的结构图；
图2为本发明所述导体和金属形成欧姆接触的金属下沉部位的一种结构图；
图3为本发明所述导体和金属形成欧姆接触的金属下沉部位的另一种结构图；
图4为本发明所述导体和金属形成肖特基接触的金属下沉部位的一种结构图；
图5为本发明所述导体和金属形成肖特基接触的金属下沉部位的另一种结构图。
附图标记说明：
1、支撑架；
2、热板；
3、晶片；
4、腔体；
5、探针；
51、S端；
52、D端；
53、G端；
6、电性监控量测控制模块；
7、热板加热控制单元；
8、金属下沉部位。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1至图5，本实施例提供了一种精准控制金属下沉的设备，包括：腔体4、支撑架1、加热装置、探针5、和电性监控量测控制模块6，所述腔体4为密闭，所述腔体4设置有供所述腔体4内外连通的开合门。在具有腔体4的实施例中，可以在所述腔体4内设置有所述支撑架1和所述加热装置，所述加热装置用加热所述腔体4，即让所述晶片3处于回火加热的环境。加热装置可以是一体式的加热装置，或者所述加热装置包括热板2和热板加热控制单元7，所述热板加热控制单元7控制连接于所述热板2。当然所述热板也可以替换成其他加热单元，如红外加热单元等。所述热板加热控制单元7控制所述热板2的启动与关闭，所述热板2的回火加热方式可以是非接触的辐射加热，这样晶圆可以不与加热模块接触，避免损伤晶圆。加热的方式最好是可以使所述晶片受热均匀，维持平稳高效的回火加热环境。
请参阅图1，在本实施例中，为了对所述晶片3进行承载，于是设置支撑架1。所述支撑架1设置在所述加热装置上，所述支撑架1用于承接所述晶片3，所述支撑架1为多根支撑杆的组合结构，所述多根支撑杆对所述晶片进行承托，使得晶片不与热板接触，所述多根支撑杆的底部设置在所述热板2上，承接所述晶片3后便可对所述热板加热控制单元7进行操作，所述热板加热控制单元7控制所述热板2的开启后，所述热板2加热所述腔体1并对所述晶片3进行回火处理。
本申请为了解决现有设备无法对金属下沉的程度进行精准控制，在此设置检测装置对回火处理中的所述晶片3上的金属下沉部位8的下沉程度进行检测。请参阅图1，所述检测装置包括探针5和电性监控量测控制模块6，所述电性监控量测控制模块6控制连接于所述探针5。所述探针5具有三个针脚，所述三个针脚分别为S端51、D端52和G端53。所述S端51用于接地。所述电性监控量测控制模块6用于在所述D端52输出固定电压偏置。所述电性监控量测控制模块用于在所述G端53输出固定电压偏置，确保器件处于开启状态。所述电性监控量测控制模块6用于在加热装置加热过程中测量所述探针5的所述三个针脚之间的电流或者电势。在测量过程中，输出在所述D端52上的电压和输出在所述G端53上的电压必须遵循固定的规则，确保所述晶片3上的器件不被击穿。所述晶片3在回火过程中，使用所述探针5连接所述晶片3上的金属下沉部位8的区域，通过实时监控电流，以在线电流的指标作为回火终点，实现回火过程中对金属下沉的精准控制，提升产品的性能。以此来替代使用监控回火温度和回火时间的传统方法，避免发现电性失效周期长的缺点。
在本实施例中，所述电性监控量测控制模块6包括有报警器(如信号灯)，所述电性监控量测控制模块6检测到电流(D端与S端之间)达到预设值时，进而控制所述信号灯发出提醒信息来提醒工作人员；或者所述信号灯还可以提醒工作人员所述电性监控量测控制模块6和所述探针5处于工作状态。在某些实施例中，所述电性监控量测控制模块6检测到电流达到预设值时，进而控制加热装置停止加热。
请参阅图2和图3,使用所述支撑架1承接所述晶片3后便可对所述热板加热控制单元7进行操作，所述热板加热控制单元7控制所述热板2的开启，所述热板2加热所述腔体1时对所述晶片3进行回火处理。在导体与金属形成欧姆接触的过程中，分别使所述探针的所述S端51连接所述晶片3的源极(待检测金属下沉部位8的区域的一侧)，使所述D端连接所述晶片3的漏极(待检测金属下沉部位8的区域的另一侧)。所述电性监控量测控制模块6用于在加热装置加热过程中实时检测所述S端51和所述D端52之间的电流，当所述金属下沉部位8的下沉程度不同时，所述S端51和所述D端52之间具有不同强度的电流。所述金属下沉部位8的下沉程度达到预设深度(即目标需求)，所述电性监控量测控制模块6能够检测到所述S端51和所述D端52之间的电流达到预设值，所述监控量测控制模块6便能提醒工作人员该所述金属下沉部位8的下沉程度符合要求；如所述电性监控量测控制模块6检测所述S端51和所述D端52之间的电流未达到预设值，则持续保持金属回火状态直至电流达到预设值。在下沉程度达到预设值后，所述热板加热控制单元7在收到命令后控制所述热板2的关闭。
请参阅图4和图5，与上文同理，所述支撑架1承接所述晶片3后，所述热板加热控制单元7控制所述热板2的开启，所述热板2加热所述腔体1时对所述晶片3进行回火处理，在导体与金属形成肖特基接触的过程中，分别使所述探针的所述S端51连接所述晶片3的源极(待检测金属下沉部位8的区域的一侧)，使所述D端连接所述晶片3的漏极(待检测金属下沉部位8的区域的另一侧)，所述G端连接所述晶片3的栅极。所述G端的一端连接固定电压偏置后，可以确保器件处于开启状态。当所述金属下沉部位8的下沉程度不同时，所述S端51和所述D端52之间具有不同强度的电流。所述金属下沉部位8的下沉程度达到预设深度(即目标需求)，所述电性监控量测控制模块6能够检测到所述S端51和所述D端52之间的电流达到预设值，所述监控量测控制模块6便能提醒工作人员该所述金属下沉部位8的下沉程度符合要求；如所述电性监控量测控制模块6检测所述S端51和所述D端52之间的电流未达到预设值，则持续保持金属回火状态直至电流达到预设值。在下沉程度达到预设值后，所述热板加热控制单元7控制所述热板2的关闭。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种精准控制金属下沉的设备，其特征在于，包括：支撑架、加热装置、探针、和电性监控量测控制模块，所述支撑架设置在所述加热装置上，所述支撑架用于承接晶圆，所述探针具有三个针脚，分别为S端、D端和G端，所述电性监控量测控制模块控制连接于所述探针，所述S端用于接地，所述电性监控量测控制模块用于在所述D端输出固定电压偏置，所述电性监控量测控制模块用于在所述G端输出固定电压偏置，所述电性监控量测控制模块用于在所述加热装置加热过程中测量所述探针的所述三个针脚之间的电流或者电势；还包括有晶圆，所述S端连接所述晶圆的源极，所述D端连接所述晶圆的漏极，所述G端连接所述晶圆的栅极，所述电性监控量测控制模块用于测量所述S端和所述D端之间的电流，所述S端和所述D端之间的电流达到预设值，为所述晶圆上的金属下沉达到预设深度。
2.根据权利要求1所述的一种精准控制金属下沉的设备，其特征在于，所述加热装置包括热板和热板加热控制单元，所述支撑架设置在所述热板上，所述热板加热控制单元控制连接于所述热板。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的一种精准控制金属下沉的设备，其特征在于，还包括腔体，所述腔体内设置有所述支撑架和所述加热装置。
4.根据权利要求1所述的一种精准控制金属下沉的设备，其特征在于，所述加热装置的加热方式为辐射加热。
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