[發(fā)明專利]快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度的監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110097054.0
• 申請(qǐng)日: 2011-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN102751211A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春龍;李俊峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66
• 代理公司: 北京藍(lán)智輝煌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造方法，特別地，涉及一種半導(dǎo)體制造過程中對(duì)快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度的監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

快速熱退火(rapid?thermal?anneal，RTA)是半導(dǎo)體制造過程中的常見工藝步驟，而為了獲得最佳工藝效果，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(monitor)并進(jìn)而及時(shí)調(diào)控，這對(duì)于所有的快速熱退火設(shè)備(RTAtool)來說，都是必不可少的。而對(duì)快速熱退火設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要方面是對(duì)快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，原因在于，若快速熱退火設(shè)備發(fā)生泄露，例如有氧氣進(jìn)入，則產(chǎn)品晶圓(product?wafer)會(huì)被氧化，其特性會(huì)發(fā)生人們所不期望的改變。氧氣的進(jìn)入對(duì)于產(chǎn)品晶圓上硅化物的形成影響尤甚，比如鎳的硅化物或鈷的硅化物，這些硅化物的電阻率會(huì)由于氧氣泄漏而產(chǎn)生很大的變化，因而造成整個(gè)產(chǎn)品晶圓的報(bào)廢。由于快速熱退火設(shè)備的腔室中溫度很高，通常對(duì)氧氣濃度的監(jiān)測(cè)方法是在快速熱退火設(shè)備的氣流管道上安裝氧氣傳感器，參見附圖1，快速熱退火設(shè)備的腔室1的氣流管道2上安裝了氧氣傳感器3，用以探測(cè)氣流中的氧氣濃度。然而，上述方法并不能反映腔室內(nèi)真實(shí)的氧氣濃度，因而也就無法準(zhǔn)確、真實(shí)地監(jiān)測(cè)快速熱退火設(shè)備的狀態(tài)。

因此，需要開發(fā)出一種新的快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度的監(jiān)測(cè)方法，能夠準(zhǔn)確地獲得快速熱退火設(shè)備腔室內(nèi)氧氣濃度的數(shù)據(jù)，以保證產(chǎn)品晶圓通過快速熱退火處理后可具有預(yù)期的電性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度的監(jiān)測(cè)方法，采用裸晶圓(bare?wafer)對(duì)快速熱退火設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而能夠準(zhǔn)確地獲得有關(guān)快速熱退火設(shè)備腔室內(nèi)氧氣濃度的數(shù)據(jù)，保證快速熱退火工藝的有效性。

本發(fā)明提供一種快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度的監(jiān)測(cè)方法，包括：

提供產(chǎn)品晶圓，所述產(chǎn)品晶圓用于制造所需要的半導(dǎo)體集成電路；

提供裸晶圓，所述裸晶圓表面具有自然氧化層；

將所述產(chǎn)品晶圓和所述裸晶圓共同置于快速熱退火設(shè)備中，進(jìn)行快速熱退火處理；

其中：

在進(jìn)行快速熱退火處理之前，測(cè)量所述裸晶圓表面的所述自然氧化層的厚度，記為第一厚度；快速熱退火的氣氛為氮?dú)?；在快速熱退火處理之后，測(cè)量所述裸晶圓表面具有的氧化層的厚度，記為第二厚度；根據(jù)第一厚度與第二厚度的差值，測(cè)出通過快速熱退火處理在所述裸晶圓表面所增加的氧化層厚度，進(jìn)而監(jiān)測(cè)所述快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度。

在本發(fā)明的方法中，還包括提供氧氣傳感器，所述氧氣傳感器置于所述快速熱退火設(shè)備的氣流通道內(nèi)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過引入裸晶圓來監(jiān)測(cè)快速熱退火設(shè)備中的氧氣濃度，在進(jìn)行快速熱退火處理之前，測(cè)量裸晶圓表面的自然氧化層的厚度，在快速熱退火處理之后，再測(cè)量裸晶圓表面具有的氧化層的厚度，通過兩次厚度的差值來測(cè)出所增加的氧化層厚度，能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)快速熱退火設(shè)備中的氧氣濃度，進(jìn)而能根據(jù)測(cè)得的結(jié)果對(duì)快速熱退火設(shè)備進(jìn)行隨時(shí)的調(diào)控，保證快速熱退火工藝的有效性和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1對(duì)于快速熱退火設(shè)備進(jìn)行氧氣濃度監(jiān)測(cè)的常見方法；

圖2本發(fā)明對(duì)于快速熱退火設(shè)備進(jìn)行氧氣濃度監(jiān)測(cè)的一個(gè)方法流程。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖并結(jié)合示意性的實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案的特征及其技術(shù)效果。

本發(fā)明提供一種快速熱退火設(shè)備中氧氣濃度的監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)方法的流程參見附圖2，監(jiān)測(cè)方法具體包括如下步驟：

首先，提供產(chǎn)品晶圓(未示出)，產(chǎn)品晶圓用于制造所需要的半導(dǎo)體集成電路；提供裸晶圓10，裸晶圓10的表面具有自然氧化層20。

將產(chǎn)品晶圓和裸晶圓10共同置于快速熱退火設(shè)備1中，進(jìn)行快速熱退火處理。其中，快速熱退火的氣氛為氮?dú)狻榱藢?duì)快速熱退火設(shè)備1中的氧氣濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在進(jìn)行快速熱退火處理之前，測(cè)量裸晶圓10表面的自然氧化層20的厚度，記為第一厚度h₁；并且，在快速熱退火處理之后，測(cè)量裸晶圓10表面所具有的氧化層30的厚度，記為第二厚度h₂；根據(jù)第一厚度h₁與第二厚度h₂的差值，測(cè)出通過快速熱退火處理在裸晶圓10表面所增加的氧化層厚度，進(jìn)而監(jiān)測(cè)所述快速熱退火設(shè)備1的腔室內(nèi)氧氣濃度。