CN1270366C

CN1270366C - 可重复使用的晶圆控片及其形成方法

Info

Publication number: CN1270366C
Application number: CN 02122807
Authority: CN
Inventors: 吴金刚; 黄晋德; 刘靓一; 李修远
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: CN1466170A

Abstract

本发明揭示了一种半导体制程的晶圆控片的形成方法。在本发明的一实施例中，首先提供一晶圆底材。然后，形成一氧化层于晶圆底材上。接着，形成一非晶硅层于氧化层上。之后，进行一离子植入制程以掺杂非晶硅层与氧化层。其次，进行一回火制程以形成一晶圆控片。在回火制程后，可进行一量测程序以测定方块电阻值(Rs)，并进行日程监控。另一方面，当日程监控完成后，湿法控片晶圆底材上的非晶硅层与氧化层，晶圆控片可以重复使用，降低日程监控成本。

Description

可重复使用的晶圆控片及其形成方法

技术领域

本发明有关于一种晶圆控片的形成方法，特别是有关于一种可重复使用的晶圆控片的形成方法。

背景技术

随着半导体元件的积成度不断地扩大，例如金属氧化半导体(Metal-Oxide-Semiconductor；MOS)元件，为使晶片(chip)面积保持一样，甚至缩小，以持续降低电路的单位成本，唯一的办法，就是不断地缩小电路设计规格(design rule)，以符合高科技产业未来发展的趋势，因此，元件所占的空间面积亦随着电路设计规格(design rule)而渐趋缩小。随着半导体技术的发展，集成电路的元件的尺寸已经缩减到深次微米的范围。当半导体连续缩减到深次微米的范围时，产生了一些在制程微缩上的问题。一种极大型集成电路(VLSI)互补型金属氧化物半导体(CMOS)晶片是在一硅晶圆上利用材料的增加(如低压化学气相沉积，溅镀，等)，材料的移除(如湿蚀刻，反应式离子蚀刻，等)，以及材料的改变(如氧化，离子植入，等)来制造。

在一般的半导体生产线中，晶圆必需经过许多个制造步骤才能形成需要的集成电路；若是其中任何一个制造步骤的调整控制不当而使得其在晶圆上的作用与预定的作用不合便会导致晶圆的报废。因此，在实际的生产线中，每当某一制造步骤的各参数调整完成，普遍会以此制造步骤处理控片(monitor wafer)进行测试，经检测分析证实制造步骤施加在控片的作用与预定要施加在晶圆上的作用相等，才会确定此制造步骤能正确地处理实际要处理的晶圆。举例来说，在进行沉积程序之前，为确认所沉积之薄膜的厚度与均匀度等符合所需以及确认沉积过程所产生的颗粒(会在后续制程形成污染)是否在允许范围内，会先将薄膜形成在控片上，待确认正确后才将薄膜形成在实际要用来制造集成电路用的晶圆上。此外，离子植入制程所使用的晶圆控片亦可利用不同种类的离子，例如，硼、磷、砷，植入至晶圆中以形成P型或N型晶圆，藉此，可用以当成一离子植入机的日程控片(daily monitor)。

然而，由于传统的晶圆控片的制程所形成者仅能使用一次，因此，对于半导体制程而言，传统的晶圆控片的晶圆控片的成本并不低。因此，在实际生产线上的晶圆控片必须能够反复使用以降低成本。换句话说，每次使用过后，必须将控片恢复到被测试的制程步骤处理前的状况，以确保控片的每次使用都是对应的相同的反应状况。鉴于上述的种种原因，我们更需要一种新的晶圆控片的形成方法，以便于提升后续制程的产率以及良率。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，传统的半导体制程的方法，其所产生的诸多缺点，本发明提供一方法可用以克服传统制程上的问题。

本发明的一个目的是在提供一种形成晶圆控片的方法。本发明能利用预先形成第一保护层与第二保护层于晶圆上，以便于能够形成可重复使用的晶圆控片。藉此，本方法可节省制程成本，以达到符合经济上效益的目的。此外，由于本发明的方法能相容于传统制程中，所以，本发明的方法简易且可适用于深次微米的技术中。

根据以上所述的目的，本发明揭示了一种半导体制程的晶圆控片的形成方法。在本发明的一实施例中，首先提供一晶圆底材。然后，形成一氧化层于晶圆底材上。接着，形成一非晶硅层于氧化层上。之后，进行一离子植入制程以掺杂非晶硅层。其次，进行一回火制程以形成一晶圆控片。在回火制程后，可进行一量测程序以测定方块电阻值(Rs)，并进行日程监控。另一方面，当日程监控完成后，若需进行其他条件的监控，则上述的晶圆控片可进行一移除制程以去除晶圆底材上的非晶硅层与氧化层，并重复上述步骤。藉此，可达到反复使用晶圆控片的目的。

附图说明

图1A至图1C所示为根据本发明的第一实施例，形成半导体制程的晶圆控片的剖面结构示意图；

图1D所示，为根据本发明的第一实施例，形成半导体制程的晶圆控片的流程图；

图2A至图2D所示，为根据本发明的第二实施例，形成离子植入制程的晶圆控片的剖面结构示意图；与

图2E所示，为根据本发明的第二实施例，形成离子植入制程的晶圆控片的流程图。

具体实施方式

本发明在此所探讨的方向为一种半导体制程的晶圆控片的形成方法。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤。显然地，本发明的施行并未限定于半导体制程的技术人员所熟悉的特殊细节。另一方面，众所周知的元件或制程步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。

参考图1A至图1C所示，在本发明的第一实施例中，首先提供一半导体底材100。然后，形成第一保护层110于半导体底材100上，且第一保护层110包含一介电层，其中，第一保护层110是用以保护半导体底材100不受后续制程的影响。接着，形成一第二保护层120于第一保护层110上，其中，第二保护层120可用以替代半导体底材100进行后续制程的反应。之后，对第二保护层120进行一特定半导体制程的处理程序130A以形成一晶圆控片140。接着，利用晶圆控片140进行特定半导体制程的监控程序130B以进行特定半导体制程的日程监控。另一方面，当监控程序130B完成后，若需进行其他特定半导体制程的监控程序，则上述晶圆控片140可进行一移除制程150以去除半导体底材上的第二保护层120与第一保护层110，并重复上述步骤，如图1D所示。

参考图2A至图2D所示，在本发明的第二实施例中，首先提供一半导体底材200，例如，硅底材。然后，形成一氧化层210于半导体底材200上，其中，氧化层210系利用一湿式氧化法于980℃温度下所形成，且氧化层的厚度约为1000埃。接着，形成一非晶硅层(amorphous polysilicon)220于氧化层210上，其中，非晶硅层220是利用硅烷(silane)于530℃温度下所形成，且非晶硅层220的厚度约为2000埃。之后，进行一离子植入制程230以掺杂非晶硅层220并形成P型或N型离子植入层220A，其中，离子植入制程230的掺质包含包含三A族离子，例如，硼(B)离子，或五A族离子，例如，砷(As)离子、磷(P)离子，而离子植入制程230的掺杂浓度约为2E15，且离子植入制程230的掺杂能量约为50KeV。其次，进行一回火制程240以形成一晶圆控片250，其中，回火制程240包含一快速高温回火制程(Rapid Thermal Annealing；RTA)，而回火制程240还包含一约为950℃至1100℃的温度范围，且较佳温度约为1050℃。在回火制程240后，可利用晶圆控片250进行一离子植入制程的监控程序260以测定晶圆控片250的方块电阻值(Rs)，并进行日程监控。另一方面，当日程监控完成后，若需进行其他条件的监控，则上述晶圆控片250可进行一移除制程270以去除半导体底材200上的非晶硅层220与氧化层210，并重复上述步骤，如图2E所示；其中，可以使用硝酸(HNO₃)和氢氟酸(HF)进行移除制程270。

在本发明的实施例中，提供一种形成晶圆控片的方法。本发明能利用预先形成一氧化层与一非晶硅层于晶圆底材上，以便于形成可重复使用的晶圆控片。根据实验数据显示使用本发明的晶圆控片所得到的效果与传统的晶圆控片所得到的效果相符合，亦即，本发明所使用的晶圆控片确实能取代传统的晶圆控片，且可重复使用以符合产业上的利用性。藉此，本方法可节省制程成本，以达到符合经济上效益的目的。此外，由于本发明的方法能相容于传统制程中，所以本发明的方法简易且可适用于深次微米的技术中。

当然，本发明除了可能用在离子植入制程的监控上，也可能用在任何半导体制程的监控上。而且，本发明利用形成氧化层与非晶硅层于晶圆底材上以制作可反复使用的晶圆控片，迄今仍未发展用在关于半导体控片方面。对深次微米的制程而言，本方法为一较佳可行的晶圆控片的形成方法。

显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在其附加的权利要求的范围内加以理解，除了上述详细的描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例中施行。

上述仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述权利要求范围内。

Claims

1.一种离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，该离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法包含下列步骤：

提供一硅底材；

形成一氧化层于该硅底材上；

形成一非晶硅层于该氧化层上；

进行一离子植入制程以掺杂该非晶硅层；

进行一回火制程以形成一晶圆控片；

利用该晶圆控片进行一测量程序以测定该晶圆控片的方块电阻值，并进行日程监控；与

进行一移除制程以去除该硅底材上的该非晶硅层与该氧化层。

2.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述氧化层的形成方法是一湿式氧化法。

3.如权利要求2所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述湿式氧化法的操作温度是980℃。

4.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述氧化层的形成厚度为1000埃。

5.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，利用硅烷形成上述非晶硅层。

6.如权利要求5所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述硅烷的操作温度是530℃。

7.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述非晶硅层的形成厚度是2000埃。

8.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述离子植入制程的掺质是一P型离子。

9.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述离子植入制程的掺质是一N型离子。

10.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述离子植入制程的掺杂浓度为2E15。

11.如权利要求1所述的晶圆控片的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述离子植入制程的掺杂能量为50KeV。

12.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述回火制程为一快速高温回火制程。

13.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述回火制程的温度范围为950℃至1100℃。

14.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，上述回火制程的温度为1050℃。

15.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，使用硝酸进行上述移除制程。

16.如权利要求1所述的离子植入制程的晶圆控片的重复使用方法，其特征在于，使用氢氟酸进行上述移除制程。