CN1489194A - 快速热退火工艺的每日监控的控片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种快速热退火工艺的每日监控的控片，包括有一硅基底；一氧化硅层，形成于硅基底表面上；以及一无定形多晶硅层，形成于氧化硅层表面上，且内部掺杂有一砷离子。

Description

快速热退火工艺的每日监控的控片
技术领域
本发明有关于一种快速热退火工艺的每日监控方法，特别有关于一种快速热退火工艺的每日监控的控片材质，其可回收使用以降低控片成本。
背景技术
应用于许多半导体工艺的快速热工艺(rapid thermal process，RTP)，包含有快速热氧化(rapid thermal oxidation，RTO)、快速热化学气相沉积(thermal CVD，RTCVD)、快速热退火(rapid thermal annealing，RTA)等几种工艺，其中RTO主要用于生长薄绝缘层，而RTCVD主要用于处理非晶硅、多晶硅化钨与二氧化硅的沉积。至于RTA主要用于离子植入后的回火、闸氧化层的成长与回火金属硅化物的反应、BPSG的热流和再热流，可使晶格重排并消除应力集中，由于RTA的效率与品质较高，具有退火时间较短、热预算较小、氧化层堆叠误差较少等优点，因此在目前的离子植入退火程序中，RTA已经取代传统的炉管退火方式。
一般而言，由硅晶棒所切割出的圆片片中，集中在硅圆片棒的中间一段，品质较好者称为生产圆片，更高级者称为磊圆片，至于由头、尾两端所切割出的圆片，出现瑕疵的比例较高，大多用做非生产用途，称为测试圆片。半导体圆片厂内设备进行生产前，均需以测试圆片来量测设备的工艺条件稳定性，例如：炉管温度、金属层、化学品浓度、沉积厚度，量测后的测试圆片通常会报废。
对于离子植入退火设备而言，在每日进行RTA工艺之前，必须量测回火温度与薄层阻值(sheet resistance，Rs)等参数以作为监控依据，而每日监控方法是采用N型圆片(例如：掺杂有硼离子的硅圆片)作为一控片(monitor wafer)，对控片进行完成RTA工艺以及其相关监控参数量测之后，则此控片会以报废处理。有鉴于控片的使用量大且无法回收利用，其所耗费的制作成本相当大，目前亟需开发一种可回收使用的控片。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种快速热退火工艺的每日监控的控片，包括有一硅基底；一氧化硅层，形成于硅基底表面上；以及一无定形多晶硅层，形成于该氧化硅层表面上，且内部掺杂有一砷离子。于完成控片的RTA监控量测之后，可将氧化硅层与无定形多晶硅层去除，以回收再利用控片。
本发明的另一主要目的在于提出一种快速热退火工艺的每日监控的方法，包括有下列步骤：提供一硅基底；于硅基底表面上形成一氧化硅层；于氧化硅层表面上形成一无定形多晶硅层；进行离子布植工艺，以于无定形多晶硅层内掺杂一砷离子；以及进行快速热退火工艺，以量测无定形多晶硅层的温度与电阻值的关系。在完成RTA监控量测之后，可将氧化硅层与无定形多晶硅层去除，以回收再利用硅基底。
本发明的另一特征在于，在无定形多晶硅层底部提供氧化硅层，可抵挡离子扩散至硅基底中。
本发明的再一特征在于，在完成RTA每日监控量测之后，可以将无定形多晶硅层与氧化硅层去除，则能回收使用控片，进而达到降低控片材料成本的目的。
附图说明
图1A至1D显示了本发明使用于RTA每日监控程序的控片剖面图。
图2A显示控片的温度(T)、薄层阻值(Rs)与无定形多晶硅层的厚度的关系。
图2B显示控片的温度(T)、Rs的均匀度与无定形多晶硅层的厚度的关系。
具体实施方式
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参阅图1A至1D，其显示本发明使用于RTA每日监控程序的控片剖面图。首先，如图1A所示，提供一使用于RTA每日监控的控片10，其包含有一硅基底12，一氧化硅层14以及一无定形多晶硅(amorphous polysilicon)层16。其中，氧化硅层14的制作可采用热氧化法或化学气相沉积(CVD)工艺，其厚度控制为1000~2000。无定形多晶硅层16的制作可采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺，藉由硅甲烷(SiH4)经加热解离的方式沉积，在低于575℃的加热温度以下(约为530℃)所获得的硅沉积会以非晶质(amorphous)的型态存在，其厚度控制为1900~2100。
然后，如图1B所示，对无定形多晶硅层16进行砷(As)离子的掺杂工艺18，其离子植入能量为30KeV、离子掺杂浓度为8E15离子/cm2。接着，如图1C所示，对控片10进行RTA工艺20，以便进行后续的监控量测。最后，如图1D所示，完成监控量测的控片10可进行回收程序，将表面的氧化硅层14以及掺杂离子的无定形多晶硅层16去除之后，便可回收再使用，以减少控片10的材料花费。
图2A显示控片的温度(T)、薄层阻值(sheet resistance，Rs)与无定形多晶硅层的厚度的关系。图2B显示控片的温度(T)、Rs的均匀度与无定形多晶硅层的厚度的关系。由实验数据可知，随着回火温度增加，所量测到的阻值会呈一定比例下降，而且无论无定形多晶硅层的厚度为1900、2000或2100，当温度由825℃升至950℃的过程中，阻值由500ohms/sq降至200ohms/sq的下降比例大致相同。另外，控片内部的Rs的均匀度约为0.8~1.1％，控片与控片之间的Rs的均匀度约为0.82％
相较于已知技术，本发明是在控片10的表面上提供掺杂砷离子的无定形多晶硅层16来进行RTA每日监控量测，而无定形多晶硅层16底部的氧化硅层14足够抵挡离子扩散至硅基底12中，因此于完成RTA每日监控量测之后，可以将无定形多晶硅层16与氧化硅层14去除，则能回收使用控片10，进而达到降低控片材料成本的目的。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术领域者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种快速热退火工艺的每日监控的控片，包括有：
一硅基底；
一氧化硅层，形成于该硅基底表面上；以及
一无定形多晶硅层，形成于该氧化硅层表面上，且内部掺杂有一砷离子。
2.如权利要求1所述的快速热退火工艺的每日监控的控片，其特征在于，该氧化硅层的厚度为1000~2000。
3.如权利要求1所述的快速热退火工艺的每日监控的控片，其特征在于，该无定形多晶硅层的厚度为1900~2100。
4.如权利要求1所述的快速热退火工艺的每日监控的控片，其特征在于，在完成该控片的监控量测之后，可将该氧化硅层与该无定形多晶硅层去除，以回收再利用该控片。
5.一种快速热退火工艺的每日监控的方法，包括有下列步骤：
提供一硅基底；
在该硅基底表面上形成一氧化硅层；
在该氧化硅层表面上形成一无定形多晶硅层；
进行离子布植工艺，以在该无定形多晶硅层内掺杂一砷离子；以及
进行快速热退火工艺，以量测该无定形多晶硅层的温度与电阻值的关系。
6.如权利要求5所述的快速热退火工艺的每日监控的方法，其特征在于，该氧化硅层的制作可采用热氧化法或化学气相沉积工艺。
7.如权利要求5所述的快速热退火工艺的每日监控的方法，其特征在于，该氧化硅层的厚度为1000~2000。
8.如权利要求5所述的快速热退火工艺的每日监控的方法，其特征在于，该无定形多晶硅层的制作可采用低压化学气相沉积工艺。
9.如权利要求5所述的快速热退火工艺的每日监控的方法，其特征在于，该无定形多晶硅层的厚度为1900~2100。
10.如权利要求5所述的快速热退火工艺的每日监控的方法，其中于量测该无定形多晶硅层的温度与电阻值的关系以后，可将该氧化硅层与该无定形多晶硅层去除，以回收再利用该硅基底。
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