CN203800019U - 高温退火炉管颗粒监控晶圆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高温退火炉管颗粒监控晶圆。所述高温退火炉管颗粒监控晶圆包括一衬底和生长于所述衬底上的二氧化硅保护层。本实用新型提供的高温退火炉管颗粒监控晶圆的衬底上形成有保护层，可避免在高温退火工艺过程中监控晶圆表面被热应力损坏，防止产生干扰颗粒物，减少机台的停机频率；并且，可通过清洗工艺去除保护层以及保护层上由退火工艺产生的颗粒污染物，在衬底上重新生长新的保护层即可使监控晶圆重复利用，从而降低监控的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制备技术领域，特别涉及一种高温退火炉管颗粒监控晶圆。
背景技术
现有半导体技术中，很多工艺流程中都使用高温退火炉管工艺，例如：阱区退火工艺(Well Anneal)、浅沟槽隔离线性氧化层退火工艺(STI Liner OxideAnneal)和外围电路的输入、输出、轻掺杂源漏退火工艺(I/O LDD Anneal)等。例如阱区工艺流程包括：首先，采用高能量的离子注入工艺将所需的半导体杂质注入到衬底N阱和P阱区域中，然后通过高温退火工艺修复离子注入对衬底带来的损伤，同时激活掺入到阱区中的杂质原子，从而形成N阱和P阱区域。
高温退火炉管工艺通常的工艺温度为700℃-1100℃，并且使用纯氮气作为高温退火的工艺气体。产品晶圆放置在高温退火炉管的晶舟卡槽上，与高温退火炉管的晶舟卡槽紧密接触。然而，由于颗粒容易在晶舟卡槽内积累，这种紧密接触容易导致产品晶圆正面和背面产生颗粒污染。
目前，通常使用监控晶圆来监控高温退火工艺的颗粒污染。所述监控晶圆为裸晶片(bare wafer)，即表面不形成任何膜层的晶圆。具体监测方法如下：首先，量测裸晶片的颗粒前值，所述颗粒前值为高温退火前裸晶片表面的颗粒数量；然后，将裸晶片经过高温退火工艺，再量测裸晶片的颗粒后值，所述颗粒后值为高温退火后裸晶片表面的颗粒数量。颗粒后值与颗粒前值的差值即为高温退火产生的颗粒数，该差值用于判断高温退火工艺的颗粒是否正常。
但是，高温退火时裸晶片表面暴露在高温(通常为700℃～1100℃)的炉管环境中，由于热应力的作用，裸晶片表面会受到损伤，导致颗粒后值非常大，0.12微米以上的颗粒高达几千甚至上万，造成设备报警停机。并且由于裸晶片表面的损伤，该裸晶片无法通过清洗的方式来回收再利用。因而，亟需找到一种方法，可以避免裸晶片在经过高温退火工艺后产生损伤，以确保准确监控高温退火工艺的颗粒污染，并能回收利用监测晶圆，降低成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高温退火炉管颗粒监控晶圆，使监控晶圆在经过氮气高温退火工艺后，可以避免由于表面损伤所引起的颗粒的错误信息并能回收再利用监控晶圆。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高温退火炉管颗粒监控晶圆，包括一衬底和形成于所述衬底上的二氧化硅保护层。
可选的，所述保护层的厚度在50～200纳米之间。
可选的，所述衬底为硅衬底。
可选的，所述衬底是P型裸晶片。
可选的，所述二氧化硅保护层是通过热氧化法或低压化学气相沉积法形成的二氧化硅保护层。
与现有技术相比，本实用新型提供的高温退火炉管颗粒监控晶圆的衬底上形成有二氧化硅保护层，可避免在高温退火工艺过程中监控晶圆表面被热应力损坏，防止产生干扰颗粒物，减少机台的停机频率；并且，可以通过清洗工艺去除保护层以及保护层上由退火工艺产生的颗粒污染物，在衬底上重新生长保护层即可使监控晶圆重复利用，从而降低监控的成本。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的高温退火炉管颗粒监控晶圆的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
图1是本实用新型一实施例的高温退火炉管颗粒监控晶圆的结构示意图。如图1所示，所述高温退火炉管颗粒监控晶圆包括一衬底10和形成于所述衬底上的能够缓冲高温退火炉管工艺引起的热应力的二氧化硅保护层20。通过在高温退火炉管颗粒监控晶圆上生长二氧化硅保护层，避免在退火工艺过程中监控晶圆表面被热应力损坏，防止产生干扰颗粒物而引起颗粒的错误信息，减少机台的停机频率。并且，由于衬底没有被损坏可以通过清洗去除保护层再次回收利用。
其中，所述衬底10为硅衬底，本实用新型选用P型裸晶片，所述二氧化硅保护层20能够缓冲高温退火炉管工艺引起的热应力，减少衬底的损坏。所述保护层20的厚度在50～200纳米之间，既能缓冲热应力保护衬底，又不至于使监控晶片产出周期过长，使监控晶片产出率过低。
其中，所述二氧化硅保护层20可通过热氧化法和低压化学气相沉积法(LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposition)形成。
在本实用新型的一实施例中，通过热氧化法生成二氧化硅保护层。裸晶片在945～955温度下，与氢气和氧气在常压下反应，经过25～120分钟，裸晶片的表面生长出厚度50～200纳米的二氧化硅保护层。
在本实用新型的另一实施例中，通过低压化学气相沉积法生成二氧化硅保护层。裸晶片在775～785温度下，与笑气和二氯硅烷(DCS，SiH2Cl2)在0.30～0.4Torr下反应，经过210～850分钟，裸晶片的表面生长出厚度50～200纳米的二氧化硅保护层。
在本实用新型的又一实施例中，通过低压化学气相沉积法在四乙氧基硅烷(TEOS)作用下，生成二氧化硅保护层。裸晶片在645～655温度下，与四乙氧基硅烷在0.95～1.05Torr下反应，经过22～90分钟后，裸晶片上生长出50～200纳米的二氧化硅保护层。
在本实用新型的再一实施例中，通过低压化学气相沉积法生成保护层。裸晶片在390～400温度下，与四乙氧基硅烷和臭氧在28～30Torr下反应，经过16～65秒，裸晶片上生长出50～200纳米的二氧化硅保护层。
使用如上所述的高温退火炉管颗粒监控晶圆在高温退火工艺前量测监控晶圆的颗粒前值；在高温退火工艺后量测监控晶圆的颗粒后值；计算颗粒后值与颗粒前值的差值；通过所述差值判断高温退火工艺的颗粒是否正常。
具体的，首先，在高温退火前，量测监控晶圆的颗粒前值；然后，将监控晶圆经过氮气高温退火工艺，所述高温退火工艺的温度例如是1050℃，时间例如是30分钟，然后取出监控晶圆再量测监控晶圆的颗粒后值。由于监控晶圆表面保护层的存在，虽然经过氮气高温退火工艺，保护层表面未被热应力损坏，所以不会产生干扰颗粒物。计算颗粒后值与颗粒前值的差值，根据差值大小判断高温退火工艺的颗粒是否正常。另外，监控完毕后，可通过清洗工艺，去除保护层以及在所述退火工艺中吸附于二氧化硅保护层表面上的颗粒污染物，然后重新生长保护层，使衬底可以重复利用，继续用于氮气高温退火工艺的颗粒监控，从而降低生产成本。
综上所述，本实用新型提供一种高温退火炉管颗粒监控晶圆，通过在衬底上形成二氧化硅保护层，可避免在高温退火工艺过程中监控晶圆表面被热应力损坏，防止产生干扰颗粒物，减少机台的停机频率；并且，可以通过清洗工艺去除保护层以及保护层上由退火工艺产生的颗粒污染物，在衬底上重新生长二氧化硅保护层即可使监控晶圆重复利用，从而降低监控的成本。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (5)
1.一种高温退火炉管颗粒监控晶圆，其特征在于，包括一衬底和形成于所述衬底上的二氧化硅保护层。
2.如权利要求1所述的高温退火炉管颗粒监控晶圆，其特征在于，所述保护层的厚度在50～200纳米之间。
3.如权利要求1所述的高温退火炉管颗粒监控晶圆的结构，其特征在于，所述衬底为硅衬底。
4.如权利要求1所述的高温退火炉管颗粒监控晶圆的结构，其特征在于，所述衬底是P型裸晶片。
5.如权利要求1所述的高温退火炉管颗粒监控晶圆的结构，其特征在于，所述二氧化硅保护层是通过热氧化法或低压化学气相沉积法形成的二氧化硅保护层。
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