CN116884891A - 炉管设备的工艺匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种炉管设备的工艺匹配方法，包括：提供基准和待匹配炉管设备；提供若干掺杂的监控晶圆，对其进行与掺杂相反类型的离子注入，将其分组为第一类监控晶圆和第二类监控晶圆；用基准炉管设备对第一类监控晶圆进行第一退火工艺，用待匹配炉管设备对第二类监控晶圆进行第二退火工艺；对第一类和第二类监控晶圆方块电阻进行测量；根据第一类和第二类监控晶圆方块电阻的差异，对第二退火工艺参数进行调整，使待匹配炉管设备的工艺结果匹配基准炉管设备。本发明通过引入离子注入后的退火工艺结果的拟合对不同炉管设备的退火工艺进行匹配，并通过不同炉管设备工艺的器件参数匹配实现了工艺结果的精确匹配。

Description

炉管设备的工艺匹配方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种炉管设备的工艺匹配方法。
背景技术
在半导体晶圆制造的生产线中，为了满足产品大规模量产的产能需求，在同一工艺站点中常会配置多台设备，以便同时对不同批次的晶圆执行相同的工艺。这些设备可能是由同一设备厂商提供的同型号设备，也可能是不同型号设备，甚至可能来自于不同的设备厂商。如何采用适当的方法评价不同设备的工艺结果，以及如何使这些设备之间的工艺结果相匹配，对于维持产线工艺的可重复性和产品良率而言尤为重要。
目前，在半导体制造的高温炉管退火工艺中，一般采用监控工艺温度曲线和氧化层厚度来评价不同设备之间的工艺匹配结果。对于同一退火工艺，要求不同设备的工艺温度曲线和氧化层厚度的差异控制在一个较小范围内，以实现不同设备的匹配。
然而，设备的工艺温度是通过热电偶监测的，不同热电偶间存在校准差异，即使设备设置了相同的目标温度，炉体内的实际温度也会存在差异。此外，不同厂商、不同类型的设备之间的热电偶位置、石英管的形状大小、炉体结构等也存在差异，这也导致设定相同的升温速度和目标温度时，设备炉体内部的实际温场、热预算和热能分布也存在差异。上述差异会导致不同设备间工艺结果的匹配出现偏差，这些偏差对于一些关键层的退火工艺，例如掺杂离子激活和推阱，会使产品的阈值电压(Vt)等电性参数出现偏差。
因此，有必要提出一种新的炉管设备的工艺匹配方法，以解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种炉管设备的工艺匹配方法，用于解决现有技术中通过温度曲线和氧化层厚度进行匹配的方法无法使不同设备的工艺结果完全匹配等问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种炉管设备的工艺匹配方法，包括如下步骤：
提供基准炉管设备和待匹配炉管设备；
提供若干具有P型或N型掺杂衬底的监控晶圆，对所述监控晶圆进行与其掺杂类型相反类型的离子注入工艺，并将所述监控晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类监控晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类监控晶圆；
用所述基准炉管设备对所述第一类监控晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类监控晶圆进行第二退火工艺；
对所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻进行测量；
根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。
可选地，在根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整后，还包括如下步骤：
提供若干制备半导体器件的器件晶圆，将所述器件晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类器件晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类器件晶圆；
用所述基准炉管设备对所述第一类器件晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类器件晶圆进行第二退火工艺，所述第一退火工艺和所述第二退火工艺为所述半导体器件的制备过程所需的退火工艺；
对所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数进行测量；
根据所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。
可选地，所述第一类退火工艺和所述第二类退火工艺具有相同的初始工艺参数。
可选地，所述第二退火工艺的工艺参数包括升温速度、目标温度和退火时间。
可选地，所述目标温度为800至1100℃，所述退火时间为5分钟至60分钟。
可选地，所述待匹配炉管设备为多台，根据多台所述待匹配炉管设备各自的第二类监控晶圆的方块电阻，以及第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数，对多台所述待匹配炉管设备的第二退火工艺的工艺参数分别进行调整。
可选地，所述第二退火工艺的工艺参数设有多个分组，对多枚不同的第二类监控晶圆按照各分组工艺参数分别进行所述第二退火工艺；在根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆间的方块电阻差异对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整时，通过各分组的方块电阻结果，拟合得到与第一退火工艺方块电阻结果匹配的第二退火工艺的工艺参数。
可选地，所述监控晶圆的掺杂类型为P型，所述掺杂衬底区域的电阻率为15至25ohm·cm；所述离子注入为N型离子注入，所述离子注入的注入离子为As离子，注入能量为50至70keV，注入剂量为1×1015至1×1016cm-2，注入角度为5至10度。
可选地，所述离子注入工艺的注入区域与所述掺杂衬底间形成PN结结构。
可选地，所述半导体器件包括MOS场效应晶体管，所述器件参数包括阈值电压。
如上所述，本发明提供的炉管设备的工艺匹配方法，通过将离子注入工艺与炉管退火工艺相整合，通过监控晶圆方块电阻以及半导体器件参数的差异，调整工艺参数，由此实现不同炉管设备的工艺结果相匹配。
附图说明
图1显示为本发明实施例一中提供的炉管设备的工艺匹配方法的流程图。
图2显示为本发明实施例一中基准炉管设备和待匹配炉管设备在各炉管温度下炉管不同位置的监控晶圆的面内方块电阻分布图。
图3显示为本发明实施例一中晶圆方块电阻数据的箱型图。
图4显示为本发明实施例一中根据图3所整理的各实验分组的方块电阻数据对待匹配炉管所应调整的炉管温度的匹配图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例1
请参阅图1至图4，本发明提供了一种炉管设备的工艺匹配方法，包括如下步骤：
1）提供基准炉管设备和待匹配炉管设备；
2）提供若干具有P型或N型掺杂衬底的监控晶圆，对所述监控晶圆进行与其掺杂类型相反类型的离子注入工艺，并将所述监控晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类监控晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类监控晶圆；
3）用所述基准炉管设备对所述第一类监控晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类监控晶圆进行第二退火工艺；
4）对所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻进行测量；
5）根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。
在步骤1）中，请参阅图1的S1步骤，提供基准炉管设备和待匹配炉管设备。在本实施例的半导体晶圆制造产线中，配置有一台基准炉管设备A，以及另一台待匹配炉管设备B。在本发明的其他实施案例中，也可以设有多台待匹配炉管设备同时与基准炉管设备进行工艺匹配。所述基准炉管设备具有符合量产标准要求的基准高温退火工艺，所述待匹配炉管设备的高温退火工艺需要与所述基准高温退火工艺进行匹配，以确保同一工艺站点的多台炉管设备具有相匹配的工艺结果，以确保产线工艺可重复性和产品良率。
在步骤2）中，请参阅图1的S2步骤，提供若干具有P型或N型掺杂衬底的监控晶圆，优选为多片晶圆，有助于提高匹配准确性。多枚所述监控晶圆可以是同一批次的裸硅片晶圆（bare silicon wafer），其具有P型或N型掺杂类型；所述监控晶圆也可以是其他任意类型的晶圆，例如SOI晶圆等，只要其表面包含有可进行离子注入的P型或N型掺杂区域即可。对所述监控晶圆的表面进行与其掺杂类型相反类型的离子注入工艺，并将所述监控晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类监控晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类监控晶圆。在本实施例中，所述监控晶圆的掺杂类型为P型，所述掺杂衬底区域的电阻率为15至25ohm·cm；所述离子注入为N型离子注入，所述离子注入的注入离子为As离子，注入能量为50至70keV，注入剂量为1×1015至1×1016cm-2，注入角度为5至10度。例如于一较佳示例中，所述注入能量设定为60keV，所述注入剂量为3×1015cm-2，注入角度为7度。于一些示例中，所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆都是同一批次监控晶圆的子批，其衬底具有相同的电学性能。通过离子注入工艺可以使所述监控晶圆的表面的掺杂类型由P型转变为N型。而离子注入工艺后的高温退火工艺可以修复离子注入导致的晶格损伤并使注入离子活化并充分扩散至设定区域。即是说，离子注入工艺后的高温退火工艺决定了离子注入区域的电学性能，不同的退火工艺之间的差异将导致该区域方块电阻等电学性能也产生差异。因此，不同高温退火设备之间的退火工艺的匹配对于确保不同设备间的工艺可重复性至关重要。由此可见，离子注入及高温退火后的晶圆的电学性能参数也可以作为表征高温退火工艺结果的参数，可以用于比对不同退火设备间的高温退火工艺是否匹配。
作为示例，所述离子注入工艺的注入区域与所述掺杂衬底间形成PN结结构。例如，在本实施例中，由P型掺杂的晶圆衬底与其表面由离子注入工艺形成的N型区域之间形成PN结结构。在离子注入工艺后，晶圆表面部分的P型掺杂区域将因注入离子而转化为N型。通过对PN结中由离子注入和高温退火形成的N型区域的电学性能表征，也可以反应不同退火设备之间的工艺结果是否匹配。作为示例，在进行离子注入工艺前，还包括对监控晶圆进行标准湿法清洗的步骤，以去除表面缺陷、杂质和金属离子，有助于提高匹配精度。
在步骤3）中，请参阅图1的S3步骤，用所述基准炉管设备对所述第一类监控晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类监控晶圆进行第二退火工艺。所述第一类退火工艺和所述第二类退火工艺即是所述基准炉管设备和所述待匹配炉管设备要进行匹配的高温退火工艺。作为示例，所述第一类退火工艺和所述第二类退火工艺具有相同的初始工艺参数，便于对比匹配。在本实施例中，所述第一类退火工艺和所述第二类退火工艺的退火温度设定为800℃。在一些示例中，在所述待匹配炉管设备进行所述第二退火工艺时，还可以同时设置多个不同温度的实验分组，例如一个分组1设为800℃，另一个分组2设为795℃。通过上述多个分组同时进行工艺结果比对，可以大幅缩减实验时间，提升设备匹配速度。除了温度参数的分组外，在本发明的其他实施案例中，根据工艺要求，基准炉管设备的炉管温度也可以为1100℃等其他炉管温度；此外，也可以对第二退火工艺的其他工艺参数，例如升温速度或退火时间工艺参数等进行分组实验，或者同时进行两个以上参数的匹配。
在步骤4）中，请参阅图1的S4步骤及图2，对所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻进行测量。在步骤3）中，在使用基准炉管设备和待匹配炉管设备分别完成对监控晶圆的高温退火后，对其离子注入后的区域的方块电阻进行量测，以评价其工艺效果。可选地，采用四探针法进行方块电阻的量测。在离子注入区域，通过四根金属探针一字排列，选择其中一个探针施加电流，另一个探针施加电压，剩下的两个探针分别用于测量电流和电压。四探针法用于薄层材料的电阻量测，其优点在于分离了电流和电压电极，可以有效消除布线和探针接触电阻的阻抗。在本实施例中，对所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆面内的多点进行方块电阻测量，以获取方块电阻的面内分布数据，以表征单枚晶圆的方块电阻的平均水平，提升数据的可信度。具体地，本实施例中，每枚晶圆的面内共量测121个点的方块电阻数据，所选取的量测点均匀分布于晶圆面内。
如图2所示，是基准炉管设备和待匹配炉管设备在各炉管温度下炉管不同位置的监控晶圆的面内方块电阻分布图，其中图中第一行所示是所述基准设备在退火温度800℃下第一类监控晶圆的方块电阻在晶圆面内的分布图，第二、三行分别是待匹配炉管设备在800℃和795℃下的第二类监控晶圆的方块电阻在晶圆面内的分布图。由于炉管中不同位置的温度分布不同，本实施例还对炉管的顶部、中部和底部位置分别进行了监控，图2中第一列、第二列和第三列分别是放置于炉管顶部位置、炉管中部位置和炉管底部位置进行高温退火的监控晶圆的面内方块电阻分布图，可以对设备进行全面匹配。在每枚监控晶圆中，通过面内多点的方块电阻的四探针电阻量测，得到晶圆面内的方块电阻分布图。
如图3所示，是图2中所收集的各枚晶圆方块电阻数据的箱型图，图中根据炉管不同位置的监控晶圆数据进行了分组。左侧三组数据为炉管顶部位置的方块电阻数据，中间三组数据为炉管中部位置的方块电阻数据，右侧三组数据为为炉管底部位置的方块电阻数据。图中的“待匹配795℃”指的是待匹配炉管设备的炉管温度为795℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据，“待匹配800℃”指的是待匹配炉管设备的炉管温度为800℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据，“基准800℃”指的是基准炉管设备的炉管温度为800℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据。根据图3可以分析比对不同炉管设备的不同炉管温度分组的监控晶圆的方块电阻数据，也可以比对在同一炉管设备中的不同炉管位置的监控晶圆的方块电阻数据，还可以直观地观察到同一监控晶圆的面内方块电阻数据的分布情况。图3中，横轴下方的N行数据代表每枚晶圆的量测点数量，AVG代表了每组方块电阻的平均值，SD代表了该组方块电阻数据的标准差。图3中的方块电阻的平均值和标准差数据可以进一步归纳整理为表1。
表1 不同炉管分组方块电阻的平均值和标准差数据
炉管位置 基准炉管设备方块电阻(800℃) 基准炉管设备方块电阻(800℃)标准差 待匹配炉管设备方块电阻(800℃) 待匹配炉管设备方块电阻(800℃)标准差 待匹配炉管设备方块电阻(795℃) 待匹配炉管设备方块电阻(795℃)标准差
顶部 318.69 1.6639 317.12 1.9517 328.02 1.0622
中部 320.46 2.1126 314.78 2.1891 326.16 1.1618
底部 323.01 1.5348 318.58 1.8688 329.47 1.1532
在步骤5）中，请参阅图1的S5步骤，根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。作为示例，所述第二退火工艺的工艺参数包括升温速度、目标温度和退火时间。可选地，所述目标温度为800至1100℃，所述退火时间为5分钟至60分钟，炉管内所通气氛为氮气。在本实施例中，所述基准炉管设备的第一退火工艺的目标温度设置为800℃，退火时间设置为30分钟。所述第二退火工艺除了退火的目标温度外，其他工艺参数的设置都与第一退火工艺相同。需要指出的是，炉管退火工艺可能包括若干个具有不同温度的工艺阶段，例如本实施例中的退火工艺在到达800℃的目标温度前，还会有经过设定温度较低的保温阶段，例如750℃，所通气氛也可以包括氧气。
作为示例，所述第二退火工艺的工艺参数设有多个分组，对多枚不同的第二类监控晶圆按照各分组工艺参数分别进行所述第二退火工艺；在根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆间的方块电阻差异对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整时，通过各分组的方块电阻结果，拟合得到与第一退火工艺方块电阻结果匹配的第二退火工艺的工艺参数。具体地，在步骤3）中针对退火温度这一工艺参数，为待匹配炉管设备设置了800℃和795℃等二个工艺参数的分组实验。如图4所示，是根据图3和表1所整理的各实验分组的方块电阻数据对待匹配炉管所应调整的炉管温度的匹配图。图4中，“待匹配795℃”指的是待匹配炉管设备的炉管温度为795℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据的平均值，“待匹配800℃”指的是待匹配炉管设备的炉管温度为800℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据的平均值，“基准800℃”指的是基准炉管设备的炉管温度为800℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据的平均值。对待匹配炉管设备的炉管温度为795℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据的平均值和待匹配炉管设备的炉管温度为800℃下的第二类监控晶圆的方块电阻数据的平均值进行线性拟合，即Y2=-2.276X+2135.6，式中Y代表方块电阻，X代表炉管温度。根据上式得出在待匹配炉管的第二退火工艺下，想要获得与基准炉管的第一退火工艺下相同的方块电阻，所述待匹配炉管的炉管温度应该设定为797.5℃。本实施例所采用的拟合方式为线性拟合，这种拟合方式简单直观方便。在本发明的其他实施案例中，也可以采用其他合适的拟合方式。
作为示例，在本发明的其他实施案例中，所述待匹配炉管设备为多台，可以根据本实施例中以上所述的匹配方法对多台所述待匹配炉管设备同时进行匹配。具体地，根据多台所述待匹配炉管设备各自的第二类监控晶圆的方块电阻，以及第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数，对多台所述待匹配炉管设备的第二退火工艺的工艺参数分别进行调整。
需要指出的是，本实施例为了清楚描述制备方法的各步骤，对各步骤进行了标号排序，但这并不限定本发明所述制备方法的各步骤的具体实施顺序，本领域技术人员可以根据实际情况对实施顺序进行调整。
实施例2
本实施例提供了一种炉管设备的工艺匹配方法，所述炉管设备的工艺匹配方法也包括实施例一中的步骤1）至步骤5）。与实施例一相比，本实施例的区别在于，在本实施例提供的炉管设备的工艺匹配方法中，在步骤5）后，还包括如下步骤：
6）提供若干制备半导体器件的器件晶圆，将所述器件晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类器件晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类器件晶圆；
7）用所述基准炉管设备对所述第一类器件晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类器件晶圆进行第二退火工艺，所述第一退火工艺和所述第二退火工艺为所述半导体器件的制备过程所需的退火工艺；
8）对所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数进行测量；
9）根据所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。
在步骤6）中，请参阅图1的S6步骤，提供若干制备半导体器件的器件晶圆，将所述器件晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类器件晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类器件晶圆。在本实施例中，在进行了实施例一中所述的炉管设备匹配后，还会进一步通过器件晶圆对炉管设备的工艺参数进行进一步调整。具体地，所述器件晶圆是用于半导体器件制造的晶圆，区别实施例一中所述的裸硅片监控晶圆。
在步骤7）中，请参阅图1的S7步骤，用所述基准炉管设备对所述第一类器件晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类器件晶圆进行第二退火工艺，所述第一退火工艺和所述第二退火工艺为所述半导体器件的制备过程所需的退火工艺。本实施例中的第一退火工艺和第二退火工艺本身是半导体器件晶圆制造过程中所需的一道退火工艺。其可以是炉管扩散掺杂后退火工艺，也可以是离子注入后的退火工艺。本实施例通过半导体器件制造过程中真实所需的退火工艺对不同退火设备的退火工艺进行评价和匹配。在步骤2）至步骤5）中通过方块电阻进行炉管匹配的基础上，本实施例进一步引入了器件晶圆的匹配，通过器件参数的匹配，使待匹配炉管的工艺结果能更接近基准炉管。具体地，所述基准炉管设备的炉管温度为800℃，所述待匹配炉管设备的炉管温度有795℃和800℃两个实验分组。按照上述实验分组分别收集各分组下器件晶圆的器件参数。
在步骤8）中，请参阅图1的S8步骤，对所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数进行测量。作为示例，所述半导体器件包括MOS场效应晶体管，所述器件参数包括阈值电压（Vt）。阈值电压的量测点分布和数据整理分析可以参考实施例一中方块电阻的量测和数据分析过程。阈值电压是MOS场效应晶体管的一个重要器件参数，其影响了MOS场效应晶体管的工作性能，也是决定产品良率的重要参数。器件的阈值电压性能与器件退火工艺过程密切相关，本发明通过器件的阈值电压的匹配来表征不同炉管设备的工艺结果是否匹配。作为示例，在晶圆生产完成后，在CP（Chip Probing）测试过程中，将对晶圆面内的每颗芯片的阈值电压进行量测。由此可以获取每枚晶圆面内的阈值电压分布数据。通过该数据可以得到第一类器件晶圆和第二类器件晶圆的每枚晶圆的阈值电压平均值数据。在本发明的其他实施案例中，用于进行炉管匹配的也可以是其他半导体器件的可能的半导体器件参数。
在步骤9）中，请参阅图1的S9步骤，根据所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。与步骤5）中通过对方块电阻数据进行线性拟合以调整待匹配炉管的炉管温度的方法相似，在本步骤中，可以通过不同炉管温度下待匹配炉管的器件晶圆的器件参数的线性拟合，得到能够匹配基准炉管的器件晶圆的器件参数的待匹配炉管的炉管温度。具体地，通过795℃和800℃两个实验分组下的待匹配炉管的器件晶圆的阈值电压平均值的线性拟合，推得在待匹配炉管的第二退火工艺下，想要获得与基准炉管的第一退火工艺下相同的阈值电压，所述待匹配炉管所应该设定的炉管温度。
本实施例所提供炉管设备的工艺匹配方法的其他组成以及制备方法与实施例一相同，此处不再赘述。
综上所述，本发明提供了一种炉管设备的工艺匹配方法，包括：提供基准炉管设备和待匹配炉管设备；提供若干具有P型或N型掺杂衬底的监控晶圆，对所述监控晶圆进行与其掺杂类型相反类型的离子注入工艺，并将所述监控晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类监控晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类监控晶圆；用所述基准炉管设备对所述第一类监控晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类监控晶圆进行第二退火工艺；对所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻进行测量；根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。本发明将离子注入工艺与炉管退火工艺相整合，通过离子注入后的退火工艺结果的拟合对不同炉管设备的退火工艺进行匹配，通过监控晶圆方块电阻以及半导体器件参数的差异，调整工艺参数，以实现不同炉管设备的工艺结果的精确匹配。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基准炉管设备和待匹配炉管设备；
提供若干具有P型或N型掺杂衬底的监控晶圆，对所述监控晶圆进行与其掺杂类型相反类型的离子注入工艺，并将所述监控晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类监控晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类监控晶圆；
用所述基准炉管设备对所述第一类监控晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类监控晶圆进行第二退火工艺；
对所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻进行测量；
根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。
2.根据权利要求1所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，在根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆的方块电阻的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整后，还包括如下步骤：
提供若干制备半导体器件的器件晶圆，将所述器件晶圆分组为用于所述基准炉管设备退火的第一类器件晶圆和用于所述待匹配炉管设备退火的第二类器件晶圆；
用所述基准炉管设备对所述第一类器件晶圆进行第一退火工艺，并用所述待匹配炉管设备对所述第二类器件晶圆进行第二退火工艺，所述第一退火工艺和所述第二退火工艺为所述半导体器件的制备过程所需的退火工艺；
对所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数进行测量；
根据所述第一类器件晶圆和所述第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数的差异，对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整，使所述待匹配炉管设备的工艺结果匹配所述基准炉管设备的工艺结果。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述第一类退火工艺和所述第二类退火工艺具有相同的初始工艺参数。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述第二退火工艺的工艺参数包括升温速度、目标温度和退火时间。
5.根据权利要求4所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述目标温度为800至1100℃，所述退火时间为5分钟至60分钟。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述待匹配炉管设备为多台，根据多台所述待匹配炉管设备各自的第二类监控晶圆的方块电阻，以及第二类器件晶圆的半导体器件的器件参数，对多台所述待匹配炉管设备的第二退火工艺的工艺参数分别进行调整。
7.根据权利要求1所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述第二退火工艺的工艺参数设有多个分组，对多枚不同的第二类监控晶圆按照各分组工艺参数分别进行所述第二退火工艺；在根据所述第一类监控晶圆和所述第二类监控晶圆间的方块电阻差异对所述第二退火工艺的工艺参数进行调整时，通过各分组的方块电阻结果，拟合得到与第一退火工艺方块电阻结果匹配的第二退火工艺的工艺参数。
8.根据权利要求1所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述监控晶圆的掺杂类型为P型，所述掺杂衬底区域的电阻率为15至25ohm·cm；所述离子注入为N型离子注入，所述离子注入的注入离子为As离子，注入能量为50至70keV，注入剂量为1×1015至1×1016cm-2，注入角度为5至10度。
9.根据权利要求1所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述离子注入工艺的注入区域与所述掺杂衬底间形成PN结结构。
10.根据权利要求2所述的炉管设备的工艺匹配方法，其特征在于，所述半导体器件包括MOS场效应晶体管，所述器件参数包括阈值电压。
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