專利名稱：一種可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法
技術領域：
本發明涉及燒結溫度測量技術，尤其涉及一種可提高電極燒結機臺燒結溫 度測量精準度的測量方法。
背景技術：
在半導體制造領域，電極在通過物理氣相沉積(PVD)工藝沉積在襯底晶圓 上，并經過刻蝕成形后，還需要在電極燒結機臺(通常為快速熱處理(RTP)爐) 中進行燒結，才能形成我們所需的低電阻的電極。因經燒結機臺燒結后的襯底 晶圓無法返工，故需對燒結機臺所提供的燒結溫度進行準確測量以確保經其處 理后較高的成品率。
現有技術中通常采用以下方法來測量電極燒結機臺的燒結溫度(1)、提 供一組無摻雜且直徑為300毫米的測試晶圓和一標準電極燒結機臺，該組測試 晶圓上覆蓋有金屬電極層(現通常為鎳鉑層)；(2)、將該標準電極燒結機臺 的燒結溫度分別設定為250至350攝氏度內不同的燒結溫度，較佳的將燒結溫 度分別設定為250、 260、 270、 280、 290、 300、 310、 320、 330、 340和350攝 氏度；(3 )、將該組測試晶圓分別經標準電極燒結機臺的不同燒結溫度進行燒 結；(4)、測得經該不同燒結溫度燒結后的測試晶圓的方塊電阻；(5)、依
參見圖1，其顯示了所得的關系曲線；(6)、提供一無摻雜且直徑為300毫米 的測試晶圓和一待測電極燒結機臺，該測試晶圓上覆蓋有金屬電極層；(7)、
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晶圓的方塊電阻為26歐姆；(9 )、依據所測得的26歐姆的方塊電阻以及如圖 1所示的關系曲線可以得出待測電極燒結機臺的燒結溫度為290攝氏度，即關系 曲線上的A點。但此時該待測電極燒結機臺在燒結產線上的襯底晶圓時，其實 際的燒結溫度為320攝氏度。由上述數據可知，通過現有技術所提供的電極燒結機臺燒結溫度測量方法 測得的電極燒結機臺的燒結溫度并不能準確反應電極燒結機臺在正常作業時的 燒結溫度，如此將會誤導工藝參數的調整方向，造成因燒結工藝所造成的大量 不良品，從而造成嚴重的經濟損失。
因此，如何提供一種可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法 以準確測量出電極燒結機臺在實際作業時的燒結溫度，已成為業界亟待解決的 技術問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測 量方法，通過所述測量方法可精準的測量出極燒結機臺在進行正常作業時的燒
結溫度。
本發明的目的是這樣實現的 一種可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準 度的測量方法，該燒結溫度在一預選溫度范圍中，該方法包括以下步驟a、提 供一組測試晶圓和一標準電極燒結機臺，該組測試晶圓上覆蓋有金屬電極層；b、 在該預選溫度范圍中選取不同的溫度，且將該標準電極燒結機臺的燒結溫度分 別設定為所選取的不同溫度；c、將該組測試晶圓分別設置在該具有不同燒結溫 度的標準電極燒結機臺進行燒結；d、測得經該不同燒結溫度燒結后的測試晶圓
溫度的關系曲線；f、提供一測試晶圓和一待測電極燒結機臺，該測試晶圓上覆 蓋有金屬電極層；g、將該測試晶圓設置在待測電極燒結機臺進行燒結；h、測 量燒結后的該測試晶圓的方塊電阻；i、依據所測得的方塊電阻以及關系曲線得 出該待測電極燒結機臺的燒結溫度；在步驟a和f中，該測試晶圓均為經P型 重摻雜晶圓。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，在步驟i 中，該所測得的方塊電阻在關系曲線中所對應的燒結溫度為該待測電極燒結機 臺的燒結溫度。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，該測試 晶圓通過以下步驟制備:提供一無摻雜的晶圓；去除晶圓表面的自然氧化層；進
5行P型重摻雜；去除表面的氧化層并通過物理氣相沉積生成一金屬電極層。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，該P型 重摻雜的摻雜劑量為1015/平方厘米。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，該金屬 電極層上還覆蓋 一保護層。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，該保護 層為氮化鈦，其厚度為200埃。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，該電極 為鎳鉑電極，其厚度范圍為80至IOO埃。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，該預選 溫度范圍為250至350攝氏度。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中，該電極 燒結機臺為快速熱處理爐。
在上述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法，該測試晶 圓的直徑為300毫米。
與現有技術中使用無摻雜的測試晶圓來建立方塊電阻和燒結溫度關系曲 線，并使用無摻雜的測試晶圓在待測試的電極燒結機臺中進行燒結，依據燒結 后的方塊電阻和關系曲線來得到待測試的電極燒結機臺的燒結溫度，所得的燒 結溫度并不能準確反應待測試的電極燒結機臺正常作業時的燒結溫度相比，本 發明使用P型重摻雜的測試晶圓來建立方塊電阻和燒結溫度關系曲線，并使用P 型重摻雜的測試晶圓在待測試的電極燒結機臺中進行燒結，依據燒結后的方塊 電阻和關系曲線來得到待測試的電極燒結機臺的燒結溫度，會因P型重摻雜的 測試晶圓與電極燒結機臺正常作業時所處理的襯底晶圓更為接近，而更能反應 電極燒結機臺正常作業時的燒結溫度，如此會大大提高電極燒結機臺燒結溫度 測量的精準度。
本發明的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法由以下的實 施例及附圖給出。圖1為現有技術中的方塊電阻與燒結溫度的關系曲線； 圖2為本發明的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法的流 程圖3為圖2步驟S20中所得的方塊電阻與燒結溫度的關系曲線； 圖4為圖2步驟S20和S25中的測試晶圓的制備方法的流程圖。
具體實施例方式
以下將對本發明的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法作 進一步的詳細描述。
本發明的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法中所述燒結 溫度在一預選溫度范圍中。在本實施例中，所述金屬電極層為鎳鉑層，其厚度 范圍為80至100埃，所述預選溫度范圍為250至350攝氏度，所述電極燒結機 臺為快速熱處理爐。
參見圖2，本發明的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法首 先進行步驟S20，提供一組P型重摻雜的測試晶圓和一標準電極燒結機臺，所述 組測試晶圓上覆蓋有金屬電極層。在本實施例中，所述組P型重摻雜的測試晶 圓共有11片。
接著繼續步驟S21，在所述預選溫度范圍中選取不同的溫度，且將所述標準 電極燒結機臺的燒結溫度分別設定為所選取的不同溫度。在本實施例中，在所 述預選溫度范圍250至350攝氏度中選取了 250、 260、 270、 280、 290、 300、 310、 320、 330、 340和350攝氏度的溫度，且將所述標準電極燒結機臺的燒結 溫度分別設定為上述所選取的溫度
接著繼續步驟S22，將所述組測試晶圓分別設置在具有不同燒結溫度的標準 電極燒結機臺進行燒結。在本實施例中，將上述ll片測試晶圓分別設置在燒結 溫度分別為250、 260、 270、 280、 290、 300、 310、 320、 330、 340和350攝氏 度的標準電極燒結機臺中進行燒結。
接著繼續步驟S23，測得經所述不同燒結溫度燒結后的測試晶圓的方塊電 阻。在本實施例中，測得分別經250、 260、 270、 280、 290、 300、 310、 320、 330、 340和350攝氏度的燒結溫度燒結后的方塊電阻分別為32.2、 31.8、 31.4、31.0、 30.6、 30.2、 28.8、 21.0、 14.5、 14.0、 13. 5歐姆。
接著繼續步驟S24,依據測得的方塊電阻及其對應的燒結溫度生成方塊電阻 與燒結溫度的關系曲線。參見圖2，其顯示了本實施例的方塊電阻與燒結溫度的 關系曲線，如圖所示，所述關系曲線具有分別位于250至310攝氏度的第一電 阻緩變區、310至330攝氏度的電阻急變區和330至350攝氏度的第二電阻緩變 區，當燒結溫度位于電阻急變區時，金屬電阻的方塊電阻對溫度變化的靈敏度 最高，即可依據方塊電阻來準確測得燒結溫度。
接著繼續步驟S25,提供一 P型重摻雜的測試晶圓和一待測電極燒結機臺， 所述測試晶圓上覆蓋有金屬電極層。在本實施例中，所述待測電極燒結機臺的 實際燒結溫度為320攝氏度。
接著繼續步驟S26，將所述測試晶圓設置在待測電極燒結機臺進行燒結。
接著繼續步驟S27，測量燒結后的所述測試晶圓的方塊電阻，當所測得的方 塊電阻位于關系曲線的電阻急變區燒結溫度測量的靈壽丈度最高。在本實施例中， 測得燒結后的方塊電阻為21. 0歐姆。
接著繼續步驟S28,依據所測得的方塊電阻以及關系曲線得出所述待測電極 燒結機臺的燒結溫度。在本實施例中，所測得的方塊電阻21. O歐姆在如圖2所 示的關系曲線中所對應的燒結溫度為320攝氏度，即可得出所述待測電極燒結 機臺的燒結溫度為320攝氏度，此時所測得燒結溫度(320攝氏度)與待測電極 燒結機臺的實際燒結溫度(320攝氏度) 一致，如此可見，本發明可精準的測量 出電極燒結機臺的燒結溫度。
上述步驟S20和S25中的測試晶圓的制備方法如圖4所示，首先提供一無 摻雜的晶圓(步驟S40);去除晶圓表面的自然氧化層(步驟S41)，通過氫氟 酸溶液去除所述自然氧化層；進行P型重摻雜(步驟S42);去除表面的氧化層 并通過物理氣相沉積生成一金屬電極層(步驟S43),通過SiCoNi預清工藝去 除晶圓表面的氧化物。
需說明的是，當所述金屬電極層上還可覆蓋一保護層，所述保護層為厚度 為200埃的氮化鈦；本發明中所述的P型重摻雜的摻雜劑量均為1015/平方厘米。
另需說明的是，使用本發明的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的 測量方法可將電極燒結機臺的燒結溫度調節到如圖2所示電阻急變區，在此區域溫度的變化產生最明顯的方塊電阻的變化，此時可以提高燒結溫度測量的靈敏度。
綜上所述，本發明使用P型重摻雜的測試晶圓來建立方塊電阻和燒結溫度 關系曲線，并使用P型重摻雜的測試晶圓在待測試的電極燒結機臺中進行燒結， 依據燒結后的方塊電阻和關系曲線來得到待測試的電極燒結機臺的燒結溫度， 會因P型重摻雜的測試晶圓與電極燒結機臺正常作業時所處理的半導體器件更 為接近，而更能反應電極燒結機臺正常作業時的燒結溫度，如此會大大提高電 極燒結機臺燒結溫度測量的精準度。
權利要求
1、一種可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法，該燒結溫度在一預選溫度范圍中，該方法包括以下步驟a、提供一組測試晶圓和一標準電極燒結機臺，該組測試晶圓上覆蓋有金屬電極層；b、在該預選溫度范圍中選取不同的溫度，且將該標準電極燒結機臺的燒結溫度分別設定為所選取的不同溫度；c、將該組測試晶圓分別設置在該具有不同燒結溫度的標準電極燒結機臺進行燒結；d、測得經該不同燒結溫度燒結后的測試晶圓的方塊電阻；e、依據測得的方塊電阻及其對應的燒結溫度生成方塊電阻與燒結溫度的關系曲線；f、提供一測試晶圓和一待測電極燒結機臺，該測試晶圓上覆蓋有金屬電極層；g、將該測試晶圓設置在待測電極燒結機臺進行燒結；h、測量燒結后的該測試晶圓的方塊電阻；i、依據所測得的方塊電阻以及關系曲線得出該待測電極燒結機臺的燒結溫度；其特征在于，在步驟a和f中，該測試晶圓均為經P型重摻雜晶圓。
2、 如權利要求1所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方 法，其特征在于，在步驟i中，該所測得的方塊電阻在關系曲線中所對應的燒 結溫度為該待測電極燒結機臺的燒結溫度。
3、 如權利要求1所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方 法，其特征在于，該測試晶圓通過以下步驟制備:提供一無摻雜的晶圓；去除晶 圓表面的自然氧化層；進行P型重摻雜；去除表面的氧化層并通過物理氣相沉 積生成一金屬電極層。
4、 如權利要求1或3所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測 量方法，其特征在于，該P型重摻雜的摻雜劑量為1015/平方厘米。
5、 如權利要求1或3所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測 量方法，其特征在于，該金屬電極層上還覆蓋一保護層。
6 、如奴刺恭炎5所i術的可j是吝由,極格,結4;L臺格.結溫度測量4備逸唐的灑l普古法，其特征在于，該保護層為氮化鈦，其厚度為200埃。
7、 如權利要求1所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方 法，其特征在于，該金屬電極層為鎳鉑層，其厚度范圍為80至100埃。
8、 如權利要求1或7所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法，其特征在于，該預選溫度范圍為250至350攝氏度。
9、 如權利要求1所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方 法，其特征在于，該電極燒結機臺為快速熱處理爐。
10、 如權利要求1所述的可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量 方法，其特征在于，該測試晶圓的直徑為300毫米。
全文摘要
本發明提供了一種可提高電極燒結機臺燒結溫度測量精準度的測量方法。現有技術中使用無摻雜的測試晶圓來測量電極燒結機臺的燒結溫度，會因電極燒結機臺在正常作業時所處理的襯底晶圓多為P型而無法精準的測量出其在正常作業時的燒結溫度。本發明使用一組P型重摻雜的測試晶圓在標準電極燒結機臺的不同燒結溫度下燒結，依據燒結后的測試晶圓的方塊電阻及其對應的燒結溫度來生成方塊電阻與燒結溫度的關系曲線，之后再將一P型重摻雜的測試晶圓設置在待測電極燒結機臺進行燒結，然后測量燒結后的測試晶圓的方塊電阻，最后依據所測得的方塊電阻以及關系曲線得出該待測電極燒結機臺的燒結溫度。本發明大大提高了電極燒結機臺的燒結溫度測量的精準性。
文檔編號H01L21/00GK101452818SQ20071017161
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者周祖源, 朱津泉 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司