專利名稱：晶圓溫度的檢測方法
技術領域：
本發明涉及半導體制作領域，特別涉及一種晶圓溫度的檢測方法。
背景技術：
現有的集成電路制造中，隨著半導體集成電路技術的不斷進步和特征尺寸的不斷減小，使得單片晶圓上的器件的數量不斷增加，電路的功能得到了改進，電路日趨復雜，工藝制造中的環節要求越來越精細，器件的可靠性也顯得日益重要。金屬-氧化物-半導體(MOS)晶體管是半導體制造中的最基本器件，其廣泛適用于各種集成電路中，根據主要載流子以及制造時的摻雜類型不同，分為NMOS和PMOS晶體管。而現有的集成電路設計和集成電路制造總是相輔相成，相互促進的，兩者都在器件的可靠性的提高發揮著重要的作用。在設計集成電路 時，特別是復雜的集成電路設計中，精確的模擬仿真電路特性是必須的，MOS晶體管模型作為集成電路設計和集成電路制造之間的關鍵橋梁，在集成電路日趨復雜的今天有著更多更高的要求。MOS晶體管的工作溫度、制作溫度或測試溫度等對MOS晶體管的性能具有重要的影響，因此在MOS晶體管建模時，晶體管的溫度是一個重要的考量因素，對于提高建立的晶體管模型的準確性至關重要。現有在MOS晶體管制作或分析測試中，通常將晶圓置于處理設備的載物臺上，然后通過載物臺上的加熱裝置對晶圓進行接觸式或非接觸式的加熱，載物臺上的溫度傳感器檢測加熱的溫度，載物臺上的溫度傳感器檢測的溫度即為晶圓的溫度，但是這種方法并不能準確的檢測晶圓本身的溫度，并且溫度檢測的效率較低。更多關于晶圓溫度檢測的方法請參考公開號為US2007/0009010A1的美國專利文獻。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種晶圓溫度的檢測方法，提高晶圓檢測溫度的準確性和精度。為解決上述問題，本發明的技術方案提供了一種晶圓溫度的檢測方法，包括提供晶圓，在所述晶圓上形成雙極型晶體管，雙極型晶體管作為溫度檢測器件，所述雙極型晶體管包括位于晶圓內的第一摻雜區、位于第一摻雜區內的第二摻雜區、位于第二摻雜區內的第三摻雜區，其中所述第一摻雜區為雙極型晶體管的集電區、第二摻雜區為雙極型晶體管的基區、第三摻雜區為雙極型晶體管的發射區；對所述溫度檢測器件進行校準；在所述雙極型晶體管的基區上依次施加至少三個不同的基區電壓，雙極型晶體管工作在線性區，并測量獲得與至少三個基區電壓值對應的至少三個集電區電流值；根據施加的三個基區電壓值和對應的至少三個集電區電流值，進行指數曲線擬合，獲得晶圓的至少三個測試溫度；對所述至少三個測試溫度求平均值，將平均值作為晶圓的溫度。
可選的，所述擬合的指數曲線為
權利要求
1.一種晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，包括提供晶圓，在所述晶圓上形成雙極型晶體管，雙極型晶體管作為溫度檢測器件，所述雙極型晶體管包括位于晶圓內的第一摻雜區、位于第一摻雜區內的第二摻雜區、位于第二摻雜區內的第三摻雜區，其中所述第一摻雜區為雙極型晶體管的集電區、第二摻雜區為雙極型晶體管的基區、第三摻雜區為雙極型晶體管的發射區；對所述溫度檢測器件進行校準；在所述雙極型晶體管的基區上依次施加至少三個不同的基區電壓，雙極型晶體管工作在線性區，并測量獲得與至少三個基區電壓值對應的至少三個集電區電流值；根據施加的三個基區電壓值和對應的至少三個集電區電流值，進行指數曲線擬合，獲得晶圓的至少三個測試溫度；對所述至少三個測試溫度求平均值，將平均值作為晶圓的溫度。
2.如權利要求1所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述擬合的指數曲線方程 為:
3.如權利要求2所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述Eg等于1.18電子伏，Xti等于3, Trf等于298開爾文。
4.如權利要求3所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述對溫度檢測器件進行校準的過程為將晶圓加熱到不同的三個標準溫度，在三個標準溫度下，在雙極型晶體管的基區上分別施加校準基區電壓值，雙極型晶體管工作在線性區，并測量獲得與三個標準溫度對應的三個校準集電區電流值，將校準基區電壓值、標準溫度和對應的三個校準集電區電流值、Eg等于1. 18電子伏、Xti等于3、Trf等于298開爾文分別代入所述指數曲線，獲得固定器件常數Is。
5.如權利要求4所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述測試溫度的范圍為220 450開爾文。
6.如權利要求5所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述三個標準溫度為高溫區溫度、中溫區溫度和低溫區溫度。
7.如權利要求6所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述高溫區溫度為398開爾文，中溫區溫度為298開爾文，低溫區溫度為233開爾文。
8.如權利要求5所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述集電區電流值和校準集電區電流值的絕對值范圍為1Ε-9 1Ε-5安培，其中，所述雙極型晶體管為NPN管時，獲得的為正電流，雙極型晶體管為PNP管時，獲得的為負電流。
9.如權利要求5所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述基區電壓值和校準基區電壓值的絕對值范圍為O. 2^0. 8伏，其中，所述雙極型晶體管為NPN管時，施加的為正電壓，雙極型晶體管為PNP管時，施加的為負電壓。
10.如權利要求8或9所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，當測量的集電區電流值和校準集電區電流值的絕對值位于1Ε-9 1Ε-5安培范圍內時，雙極型晶體管的基區上對應施加的電壓值為有效的基區電壓值和校準基區電壓值。
11.如權利要求8或9所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述雙極型晶體管為PNP管，第一摻雜區和第三摻雜區的摻雜類型為P型，第二摻雜區的摻雜類型為N型。
12.如權利要求8或9所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述雙極型晶體管為NPN管，第一摻雜區和第三摻雜區的摻雜類型為N型，第二摻雜區的摻雜類型為P型。
13.如權利要求1所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述晶圓上的其他區域還形成有半導體器件。
14.如權利要求13所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述半導體器件為MOS晶體管、電感或電容。
15.如權利要求1所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，雙極型晶體管工作在線性區時，雙極型晶體管的集電區施加有集電區電壓，發射區接地，且集電區電壓值等于基區電壓值。
全文摘要
一種晶圓溫度的檢測方法，包括提供晶圓，在所述晶圓上形成雙極型晶體管，雙極型晶體管作為溫度檢測器件；對所述溫度檢測器件進行校準；在所述雙極型晶體管的基區上依次施加至少三個不同的基區電壓，雙極型晶體管工作在線性區，并測量獲得與三個基區電壓值對應的至少三個集電區電流值；根據施加的三個基區電壓值和對應至少三個集電區電流值，進行指數曲線擬合，獲得晶圓的至少三個測試溫度；對至少三個測試溫度求平均值，將平均值作為晶圓的溫度。提高了溫度檢測的準確性和效率。
文檔編號H01L21/66GK103050423SQ20121055967
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者范象泉, 張昊 申請人:上海宏力半導體制造有限公司