[发明专利]监测退火过程温度的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体过程，尤其涉及机台温度变化监测。

【背景技术】

在半导体过程中，快速退火因其能够在相当短的时间内完成热过程从而具有较低的热预算，所以非常适用于必须控制掺杂的扩散与轮廓的半导体过程。

快速热退火过程中，通常会对快速热退火步骤设定一定的温度范围，并在快速退火步骤中监测其过程温度，当监测到的过程温度超出该范围时，就会对退火装置采取相应的措施，比如将退火装置停机等，从而避免晶圆报废。在此所述的温度范围指的是快速退火步骤的主要支撑温度加减一预定数值所形成的范围。

对于上述退火装置的温度的监测，现有技术的一种做法是采用15-200Ω/cm²的电阻样片结合离子注入来实现监测。这种做法的不足之处在于所用的样片仅能使用一次，造成较大的浪费。另一种监测温度的方法是用非晶硅(Amorphous Ploy)做为材质，通过杂质注入及后续的高温的退火、激活里面的杂质、然后测电阻，从而通过电阻的变化来监测温度变化。尽管这种方法可以重复使用，但其不足在于对机台的要求较高、退火炉中会有污染等。

因此，上述现有的快速热退火过程中的温度监测技术仍存在缺陷，且亟待改进。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提出一种监测退火过程中温度的方法，以解决上述问题。

本发明所述的监测退火过程中温度的方法，包括通过低温化学气相沉积方式在晶圆上生长第一厚度的未掺杂的多晶硅层；以第一高温退火的方式高温氧化具有多晶硅层的晶圆；对高温氧化后的晶圆进行离子植入，并对其进行第二次退火处理；以及测量所述晶圆的电阻变化，从而获得对第一高温退火过程温度的监测。

本发明所述的温度监测方法，优选地，离子植入是植入硼、磷、砷元素中的一种；而在硼、磷、砷元素中，更优选植入硼。

本发明所述的温度监测方法，优选地，包括在生长第一厚度的未掺杂的多晶硅层之前，在所述晶圆上形成第二厚度的二氧化硅层，而所述未掺杂的多晶硅层形成在所述二氧化硅层之上。

本发明所述的温度监测方法，优选地，所述第二厚度为800埃到1000埃；所述第一厚度为2100埃到2200埃。

本发明所述的温度监测方法，优选地，在所述半导体晶圆上形成第二厚度的二氧化硅层是通过干氧生长所述第二厚度的二氧化硅层。

本发明所述的温度监测方法，优选地，以第一高温退火的方式高温氧化具有多晶硅层的晶圆是在第一退火装置中进行的。

本发明所述的温度监测方法，优选地，所述氧化是在1000℃到1050℃之间以5slm(标准升/分钟)到10slm向所述第一退火装置中注入O₂，以及以20slm向所述第一退火装置注入N₂来进行的。

优选地，所述离子植入是以约4-6Kev的植入能量植入约2×10¹⁵离子/平方米到3×10¹⁵离子/平方米的离子；所述晶圆偏转角度约为7度。

本发明所述的方法，不仅可降低污染，而且可以重复利用该监测用晶圆，从而节约成本。

【附图说明】

在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明的各个方面。本领域技术人员应当理解的是：这些附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。其中，

图1是根据本发明的监测用晶圆的示意图；以及

图2给出了使用本发明所述的监测用晶圆来监测退火过程中晶圆电阻与温度的关系。

【具体实施方式】

以下将结合附图对本发明进行示意性的描述。为了更为清楚地阐述本发明，本申请仅描述了半导体制造中与本发明相关的部分，而且其中所提及的术语，除非上下文另有定义，否则与本领域技术人员的通常理解一致。

根据本发明首先提供一个监测用晶圆。该监测用晶圆可被用于退火工艺处理，通过监测该晶圆在退火过程中的电阻变化进而监测退火过程的温度；且根据本发明所提供的监测用晶圆，可以重复使用。

如图1所示意，监测用晶圆包括硅衬底100。基于硅衬底100，可通过一系列半导体制造步骤形成半导体器件，其中该半导体制造步骤就包括退火过程。作为被用来监测退火过程中温度变化的器件，所述监测用晶圆与用来制造半导体器件的晶圆是相同的，也就是说，它具有与后者相同的特性，比如厚度、晶体定向等等。