一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法转让专利
申请号 : CN200710171617.X
文献号 : CN101452818B
文献日 : 2010-04-07
发明人 : 周祖源 , 朱津泉
申请人 : 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
摘要 :
本发明提供了一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法。现有技术中使用无掺杂的测试晶片来测量电极烧结机台的烧结温度，会因电极烧结机台在正常作业时所处理的衬底晶片多为P型而无法精准的测量出其在正常作业时的烧结温度。本发明使用一组P型重掺杂的测试晶片在标准电极烧结机台的不同烧结温度下烧结，依据烧结后的测试晶片的方块电阻及其对应的烧结温度来生成方块电阻与烧结温度的关系曲线，之后再将一P型重掺杂的测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结，然后测量烧结后的测试晶片的方块电阻，最后依据所测得的方块电阻以及关系曲线得出该待测电极烧结机台的烧结温度。本发明大大提高了电极烧结机台的烧结温度测量的精准性。
权利要求 :
1.一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，该烧结温度在一预选温度范围中，该方法包括以下步骤：a、提供一组测试晶片和一标准电极烧结机台，该组测试晶片上覆盖有金属电极层；b、在该预选温度范围中选取不同的温度，且将该标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为所选取的不同温度；c、将该组测试晶片分别设置在该具有不同烧结温度的标准电极烧结机台进行烧结；d、测得经该不同烧结温度烧结后的测试晶片的方块电阻；e、依据测得的方块电阻及其对应的烧结温度生成方块电阻与烧结温度的关系曲线；f、提供一测试晶片和一待测电极烧结机台，该测试晶片上覆盖有金属电极层；g、将该测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结；h、测量烧结后的该测试晶片的方块电阻；i、依据所测得的方块电阻以及关系曲线得出该待测电极烧结机台的烧结温度；其特征在于，在步骤a和f中，该测试晶片均为经P型重掺杂晶片。
2.如权利要求1所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，在步骤i中，该所测得的方块电阻在关系曲线中所对应的烧结温度为该待测电极烧结机台的烧结温度。
3.如权利要求1所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该测试晶片通过以下步骤制备：提供一无掺杂的晶片；去除晶片表面的自然氧化层；进行P型重掺杂；去除表面的氧化层并通过物理气相沉积生成一金属电极层。
4.如权利要求1或3所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该P型重掺杂的掺杂剂量为1015/平方厘米。
5.如权利要求1或3所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该金属电极层上还覆盖一保护层。
6.如权利要求5所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该保护层为氮化钛，其厚度为200埃。
7.如权利要求1所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该金属电极层为镍铂层，其厚度范围为80至100埃。
8.如权利要求1或7所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该预选温度范围为250至350摄氏度。
9.如权利要求1所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该电极烧结机台为快速热处理炉。
10.如权利要求1所述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，其特征在于，该测试晶片的直径为300毫米。
说明书 :
技术领域
本发明涉及烧结温度测量技术，尤其涉及一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法。
背景技术
在半导体制造领域，电极在通过物理气相沉积(PVD)工艺沉积在衬底晶片上，并经过刻蚀成形后，还需要在电极烧结机台(通常为快速热处理(RTP)炉)中进行烧结，才能形成我们所需的低电阻的电极。因经烧结机台烧结后的衬底晶片无法返工，故需对烧结机台所提供的烧结温度进行准确测量以确保经其处理后较高的成品率。
现有技术中通常采用以下方法来测量电极烧结机台的烧结温度：(1)、提供一组无掺杂且直径为300毫米的测试晶片和一标准电极烧结机台，该组测试晶片上覆盖有金属电极层(现通常为镍铂层)；(2)、将该标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为250至350摄氏度内不同的烧结温度，较佳的将烧结温度分别设定为250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度；(3)、将该组测试晶片分别经标准电极烧结机台的不同烧结温度进行烧结；(4)、测得经该不同烧结温度烧结后的测试晶片的方块电阻；(5)、依据测得的方块电阻及其对应的烧结温度生成方块电阻与烧结温度的关系曲线，参见图1，其显示了所得的关系曲线；(6)、提供一无掺杂且直径为300毫米的测试晶片和一待测电极烧结机台，该测试晶片上覆盖有金属电极层；(7)、将该测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结；(8)、测量烧结后的该测试晶片的方块电阻为26欧姆；(9)、依据所测得的26欧姆的方块电阻以及如图1所示的关系曲线可以得出待测电极烧结机台的烧结温度为290摄氏度，即关系曲线上的A点。但此时该待测电极烧结机台在烧结产线上的衬底晶片时，其实际的烧结温度为320摄氏度。
由上述数据可知，通过现有技术所提供的电极烧结机台烧结温度测量方法测得的电极烧结机台的烧结温度并不能准确反应电极烧结机台在正常作业时的烧结温度，如此将会误导工艺参数的调整方向，造成因烧结工艺所造成的大量不良品，从而造成严重的经济损失。
因此，如何提供一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法以准确测量出电极烧结机台在实际作业时的烧结温度，已成为业界亟待解决的技术问题。
现有技术中通常采用以下方法来测量电极烧结机台的烧结温度：(1)、提供一组无掺杂且直径为300毫米的测试晶片和一标准电极烧结机台，该组测试晶片上覆盖有金属电极层(现通常为镍铂层)；(2)、将该标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为250至350摄氏度内不同的烧结温度，较佳的将烧结温度分别设定为250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度；(3)、将该组测试晶片分别经标准电极烧结机台的不同烧结温度进行烧结；(4)、测得经该不同烧结温度烧结后的测试晶片的方块电阻；(5)、依据测得的方块电阻及其对应的烧结温度生成方块电阻与烧结温度的关系曲线，参见图1，其显示了所得的关系曲线；(6)、提供一无掺杂且直径为300毫米的测试晶片和一待测电极烧结机台，该测试晶片上覆盖有金属电极层；(7)、将该测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结；(8)、测量烧结后的该测试晶片的方块电阻为26欧姆；(9)、依据所测得的26欧姆的方块电阻以及如图1所示的关系曲线可以得出待测电极烧结机台的烧结温度为290摄氏度，即关系曲线上的A点。但此时该待测电极烧结机台在烧结产线上的衬底晶片时，其实际的烧结温度为320摄氏度。
由上述数据可知，通过现有技术所提供的电极烧结机台烧结温度测量方法测得的电极烧结机台的烧结温度并不能准确反应电极烧结机台在正常作业时的烧结温度，如此将会误导工艺参数的调整方向，造成因烧结工艺所造成的大量不良品，从而造成严重的经济损失。
因此，如何提供一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法以准确测量出电极烧结机台在实际作业时的烧结温度，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，通过所述测量方法可精准的测量出极烧结机台在进行正常作业时的烧结温度。
本发明的目的是这样实现的：一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，该烧结温度在一预选温度范围中，该方法包括以下步骤：a、提供一组测试晶片和一标准电极烧结机台，该组测试晶片上覆盖有金属电极层；b、在该预选温度范围中选取不同的温度，且将该标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为所选取的不同温度；c、将该组测试晶片分别设置在该具有不同烧结温度的标准电极烧结机台进行烧结；d、测得经该不同烧结温度烧结后的测试晶片的方块电阻；e、依据测得的方块电阻及其对应的烧结温度生成方块电阻与烧结温度的关系曲线；f、提供一测试晶片和一待测电极烧结机台，该测试晶片上覆盖有金属电极层；g、将该测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结；h、测量烧结后的该测试晶片的方块电阻；i、依据所测得的方块电阻以及关系曲线得出该待测电极烧结机台的烧结温度；在步骤a和f中，该测试晶片均为经P型重掺杂晶片。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，在步骤i中，该所测得的方块电阻在关系曲线中所对应的烧结温度为该待测电极烧结机台的烧结温度。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该测试晶片通过以下步骤制备：提供一无掺杂的晶片；去除晶片表面的自然氧化层；进行P型重掺杂；去除表面的氧化层并通过物理气相沉积生成一金属电极层。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该P型重掺杂的掺杂剂量为1015/平方厘米。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该金属电极层上还覆盖一保护层。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该保护层为氮化钛，其厚度为200埃。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该电极为镍铂电极，其厚度范围为80至100埃。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该预选温度范围为250至350摄氏度。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该电极烧结机台为快速热处理炉。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，该测试晶片的直径为300毫米。
与现有技术中使用无掺杂的测试晶片来建立方块电阻和烧结温度关系曲线，并使用无掺杂的测试晶片在待测试的电极烧结机台中进行烧结，依据烧结后的方块电阻和关系曲线来得到待测试的电极烧结机台的烧结温度，所得的烧结温度并不能准确反应待测试的电极烧结机台正常作业时的烧结温度相比，本发明使用P型重掺杂的测试晶片来建立方块电阻和烧结温度关系曲线，并使用P型重掺杂的测试晶片在待测试的电极烧结机台中进行烧结，依据烧结后的方块电阻和关系曲线来得到待测试的电极烧结机台的烧结温度，会因P型重掺杂的测试晶片与电极烧结机台正常作业时所处理的衬底晶片更为接近，而更能反应电极烧结机台正常作业时的烧结温度，如此会大大提高电极烧结机台烧结温度测量的精准度。
本发明的目的是这样实现的：一种可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，该烧结温度在一预选温度范围中，该方法包括以下步骤：a、提供一组测试晶片和一标准电极烧结机台，该组测试晶片上覆盖有金属电极层；b、在该预选温度范围中选取不同的温度，且将该标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为所选取的不同温度；c、将该组测试晶片分别设置在该具有不同烧结温度的标准电极烧结机台进行烧结；d、测得经该不同烧结温度烧结后的测试晶片的方块电阻；e、依据测得的方块电阻及其对应的烧结温度生成方块电阻与烧结温度的关系曲线；f、提供一测试晶片和一待测电极烧结机台，该测试晶片上覆盖有金属电极层；g、将该测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结；h、测量烧结后的该测试晶片的方块电阻；i、依据所测得的方块电阻以及关系曲线得出该待测电极烧结机台的烧结温度；在步骤a和f中，该测试晶片均为经P型重掺杂晶片。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，在步骤i中，该所测得的方块电阻在关系曲线中所对应的烧结温度为该待测电极烧结机台的烧结温度。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该测试晶片通过以下步骤制备：提供一无掺杂的晶片；去除晶片表面的自然氧化层；进行P型重掺杂；去除表面的氧化层并通过物理气相沉积生成一金属电极层。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该P型重掺杂的掺杂剂量为1015/平方厘米。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该金属电极层上还覆盖一保护层。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该保护层为氮化钛，其厚度为200埃。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该电极为镍铂电极，其厚度范围为80至100埃。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该预选温度范围为250至350摄氏度。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中，该电极烧结机台为快速热处理炉。
在上述的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法，该测试晶片的直径为300毫米。
与现有技术中使用无掺杂的测试晶片来建立方块电阻和烧结温度关系曲线，并使用无掺杂的测试晶片在待测试的电极烧结机台中进行烧结，依据烧结后的方块电阻和关系曲线来得到待测试的电极烧结机台的烧结温度，所得的烧结温度并不能准确反应待测试的电极烧结机台正常作业时的烧结温度相比，本发明使用P型重掺杂的测试晶片来建立方块电阻和烧结温度关系曲线，并使用P型重掺杂的测试晶片在待测试的电极烧结机台中进行烧结，依据烧结后的方块电阻和关系曲线来得到待测试的电极烧结机台的烧结温度，会因P型重掺杂的测试晶片与电极烧结机台正常作业时所处理的衬底晶片更为接近，而更能反应电极烧结机台正常作业时的烧结温度，如此会大大提高电极烧结机台烧结温度测量的精准度。
附图说明
本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法由以下的实施例及附图给出。
图1为现有技术中的方块电阻与烧结温度的关系曲线；
图2为本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法的流程图；
图3为图2步骤S20中所得的方块电阻与烧结温度的关系曲线；
图4为图2步骤S20和S25中的测试晶片的制备方法的流程图。
图1为现有技术中的方块电阻与烧结温度的关系曲线；
图2为本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法的流程图；
图3为图2步骤S20中所得的方块电阻与烧结温度的关系曲线；
图4为图2步骤S20和S25中的测试晶片的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法作进一步的详细描述。
本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中所述烧结温度在一预选温度范围中。在本实施例中，所述金属电极层为镍铂层，其厚度范围为80至100埃，所述预选温度范围为250至350摄氏度，所述电极烧结机台为快速热处理炉。
参见图2，本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法首先进行步骤S20，提供一组P型重掺杂的测试晶片和一标准电极烧结机台，所述组测试晶片上覆盖有金属电极层。在本实施例中，所述组P型重掺杂的测试晶片共有11片。
接着继续步骤S21，在所述预选温度范围中选取不同的温度，且将所述标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为所选取的不同温度。在本实施例中，在所述预选温度范围250至350摄氏度中选取了250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度的温度，且将所述标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为上述所选取的温度
接着继续步骤S22，将所述组测试晶片分别设置在具有不同烧结温度的标准电极烧结机台进行烧结。在本实施例中，将上述11片测试晶片分别设置在烧结温度分别为250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度的标准电极烧结机台中进行烧结。
接着继续步骤S23，测得经所述不同烧结温度烧结后的测试晶片的方块电阻。在本实施例中，测得分别经250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度的烧结温度烧结后的方块电阻分别为32.2、31.8、31.4、31.0、30.6、30.2、28.8、21.0、14.5、14.0、13.5欧姆。
接着继续步骤S24，依据测得的方块电阻及其对应的烧结温度生成方块电阻与烧结温度的关系曲线。参见图2，其显示了本实施例的方块电阻与烧结温度的关系曲线，如图所示，所述关系曲线具有分别位于250至310摄氏度的第一电阻缓变区、310至330摄氏度的电阻急变区和330至350摄氏度的第二电阻缓变区，当烧结温度位于电阻急变区时，金属电阻的方块电阻对温度变化的灵敏度最高，即可依据方块电阻来准确测得烧结温度。
接着继续步骤S25，提供一P型重掺杂的测试晶片和一待测电极烧结机台，所述测试晶片上覆盖有金属电极层。在本实施例中，所述待测电极烧结机台的实际烧结温度为320摄氏度。
接着继续步骤S26，将所述测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结。
接着继续步骤S27，测量烧结后的所述测试晶片的方块电阻，当所测得的方块电阻位于关系曲线的电阻急变区烧结温度测量的灵敏度最高。在本实施例中，测得烧结后的方块电阻为21.0欧姆。
接着继续步骤S28，依据所测得的方块电阻以及关系曲线得出所述待测电极烧结机台的烧结温度。在本实施例中，所测得的方块电阻21.0欧姆在如图2所示的关系曲线中所对应的烧结温度为320摄氏度，即可得出所述待测电极烧结机台的烧结温度为320摄氏度，此时所测得烧结温度(320摄氏度)与待测电极烧结机台的实际烧结温度(320摄氏度)一致，如此可见，本发明可精准的测量出电极烧结机台的烧结温度。
上述步骤S20和S25中的测试晶片的制备方法如图4所示，首先提供一无掺杂的晶片(步骤S40)；去除晶片表面的自然氧化层(步骤S41)，通过氢氟酸溶液去除所述自然氧化层；进行P型重掺杂(步骤S42)；去除表面的氧化层并通过物理气相沉积生成一金属电极层(步骤S43)，通过SiCoNi预清工艺去除晶片表面的氧化物。
需说明的是，当所述金属电极层上还可覆盖一保护层，所述保护层为厚度为200埃的氮化钛；本发明中所述的P型重掺杂的掺杂剂量均为1015/平方厘米。
另需说明的是，使用本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法可将电极烧结机台的烧结温度调节到如图2所示电阻急变区，在此区域温度的变化产生最明显的方块电阻的变化，此时可以提高烧结温度测量的灵敏度。
综上所述，本发明使用P型重掺杂的测试晶片来建立方块电阻和烧结温度关系曲线，并使用P型重掺杂的测试晶片在待测试的电极烧结机台中进行烧结，依据烧结后的方块电阻和关系曲线来得到待测试的电极烧结机台的烧结温度，会因P型重掺杂的测试晶片与电极烧结机台正常作业时所处理的半导体器件更为接近，而更能反应电极烧结机台正常作业时的烧结温度，如此会大大提高电极烧结机台烧结温度测量的精准度。
本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法中所述烧结温度在一预选温度范围中。在本实施例中，所述金属电极层为镍铂层，其厚度范围为80至100埃，所述预选温度范围为250至350摄氏度，所述电极烧结机台为快速热处理炉。
参见图2，本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法首先进行步骤S20，提供一组P型重掺杂的测试晶片和一标准电极烧结机台，所述组测试晶片上覆盖有金属电极层。在本实施例中，所述组P型重掺杂的测试晶片共有11片。
接着继续步骤S21，在所述预选温度范围中选取不同的温度，且将所述标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为所选取的不同温度。在本实施例中，在所述预选温度范围250至350摄氏度中选取了250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度的温度，且将所述标准电极烧结机台的烧结温度分别设定为上述所选取的温度
接着继续步骤S22，将所述组测试晶片分别设置在具有不同烧结温度的标准电极烧结机台进行烧结。在本实施例中，将上述11片测试晶片分别设置在烧结温度分别为250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度的标准电极烧结机台中进行烧结。
接着继续步骤S23，测得经所述不同烧结温度烧结后的测试晶片的方块电阻。在本实施例中，测得分别经250、260、270、280、290、300、310、320、330、340和350摄氏度的烧结温度烧结后的方块电阻分别为32.2、31.8、31.4、31.0、30.6、30.2、28.8、21.0、14.5、14.0、13.5欧姆。
接着继续步骤S24，依据测得的方块电阻及其对应的烧结温度生成方块电阻与烧结温度的关系曲线。参见图2，其显示了本实施例的方块电阻与烧结温度的关系曲线，如图所示，所述关系曲线具有分别位于250至310摄氏度的第一电阻缓变区、310至330摄氏度的电阻急变区和330至350摄氏度的第二电阻缓变区，当烧结温度位于电阻急变区时，金属电阻的方块电阻对温度变化的灵敏度最高，即可依据方块电阻来准确测得烧结温度。
接着继续步骤S25，提供一P型重掺杂的测试晶片和一待测电极烧结机台，所述测试晶片上覆盖有金属电极层。在本实施例中，所述待测电极烧结机台的实际烧结温度为320摄氏度。
接着继续步骤S26，将所述测试晶片设置在待测电极烧结机台进行烧结。
接着继续步骤S27，测量烧结后的所述测试晶片的方块电阻，当所测得的方块电阻位于关系曲线的电阻急变区烧结温度测量的灵敏度最高。在本实施例中，测得烧结后的方块电阻为21.0欧姆。
接着继续步骤S28，依据所测得的方块电阻以及关系曲线得出所述待测电极烧结机台的烧结温度。在本实施例中，所测得的方块电阻21.0欧姆在如图2所示的关系曲线中所对应的烧结温度为320摄氏度，即可得出所述待测电极烧结机台的烧结温度为320摄氏度，此时所测得烧结温度(320摄氏度)与待测电极烧结机台的实际烧结温度(320摄氏度)一致，如此可见，本发明可精准的测量出电极烧结机台的烧结温度。
上述步骤S20和S25中的测试晶片的制备方法如图4所示，首先提供一无掺杂的晶片(步骤S40)；去除晶片表面的自然氧化层(步骤S41)，通过氢氟酸溶液去除所述自然氧化层；进行P型重掺杂(步骤S42)；去除表面的氧化层并通过物理气相沉积生成一金属电极层(步骤S43)，通过SiCoNi预清工艺去除晶片表面的氧化物。
需说明的是，当所述金属电极层上还可覆盖一保护层，所述保护层为厚度为200埃的氮化钛；本发明中所述的P型重掺杂的掺杂剂量均为1015/平方厘米。
另需说明的是，使用本发明的可提高电极烧结机台烧结温度测量精准度的测量方法可将电极烧结机台的烧结温度调节到如图2所示电阻急变区，在此区域温度的变化产生最明显的方块电阻的变化，此时可以提高烧结温度测量的灵敏度。
综上所述，本发明使用P型重掺杂的测试晶片来建立方块电阻和烧结温度关系曲线，并使用P型重掺杂的测试晶片在待测试的电极烧结机台中进行烧结，依据烧结后的方块电阻和关系曲线来得到待测试的电极烧结机台的烧结温度，会因P型重掺杂的测试晶片与电极烧结机台正常作业时所处理的半导体器件更为接近，而更能反应电极烧结机台正常作业时的烧结温度，如此会大大提高电极烧结机台烧结温度测量的精准度。