專(zhuān)利名稱(chēng)：提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，特別涉及一種提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造的前段工藝中，包括對(duì)半導(dǎo)體器件的源漏極退火的工序。具體地，就是對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行源漏極的離子注入后，將源漏極的溫度迅速升高到一個(gè)高溫，然后維持源漏極在該高溫預(yù)定時(shí)間，最后將源漏極從該高溫迅速降下來(lái)的的過(guò)程。通過(guò)退火過(guò)程可以控制半導(dǎo)體器件的工作電流，工作電流要求有一定的規(guī)格，不符合規(guī)格的工作電流，其半導(dǎo)體器件是失效的。所述半導(dǎo)體器件是否失效，即工作電流是否符合規(guī)格，是經(jīng)過(guò)晶圓允收測(cè)試(WAT)的電性測(cè)試得到的?，F(xiàn)有技術(shù)中提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法，包括以下步驟步驟11、按照源漏極離子注入的劑量，對(duì)第一晶圓控片進(jìn)行離子注入，并對(duì)所述進(jìn)行離子注入的晶圓控片進(jìn)行退火。晶圓控片是沒(méi)有經(jīng)過(guò)工藝加工的平整晶圓硅片。步驟12、測(cè)量經(jīng)過(guò)退火的第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值(Rs)。通常，晶圓以其圓形中心為圓心畫(huà)不同半徑的同心圓，晶圓表面被劃分為多個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都進(jìn)行多次Rs的測(cè)量，得到每個(gè)區(qū)域具有的不同Rs平均值。理論上講，晶圓控片各個(gè)區(qū)域的Rs值應(yīng)該是一致的，但由于注入機(jī)臺(tái)以及進(jìn)行退火的機(jī)臺(tái)本身的限制，導(dǎo)致各個(gè)區(qū)域的Rs值不同。其中，各個(gè)區(qū)域的Rs值都是通過(guò)量測(cè)機(jī)臺(tái)測(cè)量得到，此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。步驟13、仍然按照源漏極離子注入的劑量，對(duì)第二晶圓控片進(jìn)行離子注入，根據(jù)所述第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值，為得到第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域均勻的方塊電阻值，調(diào)整對(duì)應(yīng)第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域的退火溫度。其中，調(diào)整對(duì)應(yīng)第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域的退火溫度，一種方法是將第二晶圓控片放置在上方具有不同溫度加熱燈泡的退火機(jī)臺(tái)內(nèi)，各區(qū)域按照不同的溫度進(jìn)行快速熱退火 (RTP)，具體退火過(guò)程為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。現(xiàn)有技術(shù)中，為提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性，本步驟是關(guān)鍵的一步， 根據(jù)U= IR，在電壓一定的情況下，電阻R相同，則電流I相同，所以當(dāng)?shù)玫降诙A控片各個(gè)區(qū)域均勻的方塊電阻值后，就認(rèn)為此時(shí)工作電流均勻性已經(jīng)通過(guò)步驟13調(diào)整好，在第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域得到均勻的方塊電阻值后，當(dāng)把第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域的的退火溫度轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品晶圓上，也能達(dá)到同樣的效果，因此執(zhí)行步驟14、根據(jù)第二晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理。產(chǎn)品晶圓為其上已經(jīng)分布了器件的晶圓，最終可以經(jīng)過(guò)多道工序成為成品，所以在產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理，意味著開(kāi)始進(jìn)行批量處理，要加工成品，因此這里產(chǎn)品晶圓一般為多片。步驟13通過(guò)調(diào)整退火溫度的方法，改變第二晶圓控片上各個(gè)區(qū)域內(nèi)的Rs，使得第二晶圓控片上各個(gè)區(qū)域內(nèi)的Rs趨于一致。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，Rs值與溫度T具有成反比的關(guān)系，即溫度越高，得到的Rs值越低。所以為使得第二晶圓控片上各個(gè)位置上的Rs趨于一致，根據(jù)第二晶圓控片上的平均Rs值，將其上Rs高于平均值的區(qū)域溫度升高，或者將其上 Rs低于平均值的區(qū)域溫度降低，從而得到第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域均勻的方塊電阻值。經(jīng)過(guò)上述步驟，按照第二晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理后，對(duì)產(chǎn)品晶圓進(jìn)行WAT電性測(cè)試會(huì)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品晶圓邊緣的工作電流會(huì)超出預(yù)定規(guī)格， 可能大于晶圓中心位置的電流，也可能小于晶圓中心位置的電流。根據(jù)公知常識(shí)可以知道， 電流與電阻具有成反比的關(guān)系，這就意味著晶圓邊緣的Rs小于中心位置的Rs，或者晶圓邊緣的Rs大于中心位置的RS，也就是說(shuō)步驟13的調(diào)溫，雖然在晶圓控片上將Rs調(diào)節(jié)均勻，但并不足以使得產(chǎn)品晶圓上的Rs也具有均勻性。由于產(chǎn)品晶圓才是真正進(jìn)行成品生產(chǎn)的晶圓，所以關(guān)鍵有意義的是使產(chǎn)品晶圓上的Rs具有均勻性，即使產(chǎn)品晶圓上的工作電流具有均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是如何進(jìn)一步提高產(chǎn)品晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性。為解決上述具體化技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法，該方法包括對(duì)第一晶圓控片進(jìn)行離子注入并退火；測(cè)量經(jīng)過(guò)退火的第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值；對(duì)第二晶圓控片進(jìn)行所述離子注入后，根據(jù)所述第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值，為得到第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域均勻的方塊電阻值，調(diào)整對(duì)應(yīng)第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域的退火溫度；根據(jù)第二晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在第一產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理后，測(cè)量第一產(chǎn)品晶圓各個(gè)區(qū)域的工作電流，得到第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的工作電流差；對(duì)第三晶圓控片進(jìn)行所述離子注入后，根據(jù)所述第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的工作電流差，調(diào)整對(duì)應(yīng)第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度；根據(jù)第三晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在第二產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理。所述第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域?yàn)榫A圓周向內(nèi)10毫米的范圍。所述調(diào)整對(duì)應(yīng)第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度為當(dāng)?shù)谝划a(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域比中心區(qū)域的工作電流低時(shí)，將第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度升高3 10攝氏度；當(dāng)?shù)谝划a(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域比中心區(qū)域的工作電流高時(shí)，將第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度降低3 10攝氏度。由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明對(duì)第一產(chǎn)品晶圓上各個(gè)區(qū)域的工作電流進(jìn)行測(cè)量，得到第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的工作電流差，這樣通過(guò)對(duì)第三晶圓控片邊緣區(qū)域的工作電流進(jìn)行調(diào)整，即調(diào)整第三晶圓控片邊緣區(qū)域的退火溫度，達(dá)到與中心區(qū)域一致的工作電流，最后將第三晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度轉(zhuǎn)移到第二產(chǎn)品晶圓上，就可以得到第二產(chǎn)品晶圓表面一致的工作電流。與現(xiàn)有技術(shù)中只對(duì)晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的工作電流進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行溫度調(diào)整相比，大大提高了產(chǎn)品晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性。


圖1為本發(fā)明提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法的流程示意圖。圖2為按照現(xiàn)有技術(shù)的方法對(duì)產(chǎn)品晶圓進(jìn)行WAT電性測(cè)試得到的器件工作頻率分布圖，以及按照本發(fā)明的方法對(duì)產(chǎn)品晶圓進(jìn)行WAT電性測(cè)試得到的器件工作頻率分布圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為了便于說(shuō)明，表示結(jié)構(gòu)的示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定，此外，在實(shí)際的制作中，應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。本發(fā)明提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法的流程示意圖如圖1所示，其包括以下步驟步驟21、對(duì)第一晶圓控片進(jìn)行離子注入并退火。與現(xiàn)有技術(shù)相同，對(duì)第一晶圓控片進(jìn)行離子注入的劑量，就是按照實(shí)際源漏極的離子注入劑量。步驟22、測(cè)量經(jīng)過(guò)退火的第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值。通常，晶圓以其圓形中心為圓心畫(huà)不同半徑的同心圓，晶圓表面被劃分為多個(gè)區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都進(jìn)行多次Rs的測(cè)量，得到每個(gè)區(qū)域具有的不同Rs平均值。理論上講，晶圓控片各個(gè)區(qū)域的Rs值應(yīng)該是一致的，但由于注入機(jī)臺(tái)以及進(jìn)行退火的機(jī)臺(tái)本身的限制，導(dǎo)致各個(gè)區(qū)域的Rs值不同。步驟23、對(duì)第二晶圓控片進(jìn)行所述離子注入后，根據(jù)所述第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值，為得到第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域均勻的方塊電阻值，調(diào)整對(duì)應(yīng)第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域的退火溫度。這里對(duì)第二晶圓控片進(jìn)行所述離子注入，指的是仍然按照步驟21中離子注入的劑量進(jìn)行。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，Rs值與溫度T具有成反比的關(guān)系，即溫度越高，得到的Rs值越低。 所以為使得第二晶圓控片上各個(gè)位置上的Rs趨于一致，根據(jù)第二晶圓控片上的平均Rs值， 將其上Rs高于平均值的區(qū)域溫度升高，或者將其上Rs低于平均值的區(qū)域溫度降低，從而得到第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域均勻的方塊電阻值。步驟21至23與現(xiàn)有技術(shù)相同，如果至此就按照第二晶圓控片的退火溫度在產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行批量處理，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中所述的產(chǎn)品晶圓上的工作電流均勻性不高的問(wèn)題，所以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)步驟步驟對(duì)、根據(jù)第二晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在第一產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理后，測(cè)量第一產(chǎn)品晶圓各個(gè)區(qū)域的工作電流，得到第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的工作電流差。
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具體地，晶圓邊緣的范圍指的是晶圓圓周向內(nèi)10毫米的范圍。例如對(duì)于半徑為 150毫米的晶圓，其晶圓邊緣的范圍就是140 150毫米的區(qū)域內(nèi)。需要說(shuō)明的是，WAT電性測(cè)試中產(chǎn)品晶圓的各個(gè)位置的工作電流是通過(guò)對(duì)晶圓切割道上的測(cè)試圖形的頻率測(cè)量得到的，頻率與所述電流具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，頻率與電流成正比，可以正確地反映電流的大小。步驟25、對(duì)第三晶圓控片進(jìn)行所述離子注入后，根據(jù)所述第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的工作電流差，調(diào)整對(duì)應(yīng)第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度。這里對(duì)第三晶圓控片進(jìn)行所述離子注入，指的是仍然按照步驟21中離子注入的劑量進(jìn)行。其中，調(diào)整對(duì)應(yīng)第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度指的是以中心區(qū)域的工作電流為標(biāo)準(zhǔn)，將邊緣區(qū)域的工作電流進(jìn)行調(diào)整得到與中心區(qū)域一致的工作電流。如果邊緣區(qū)域的工作電流低，就將邊緣區(qū)域的退火溫度升高，同理，如果邊緣區(qū)域的工作電流高，就將邊緣區(qū)域的退火溫度降低。具體地，本發(fā)明將晶圓邊緣區(qū)域的溫度變化3 10攝氏度，也就是說(shuō)當(dāng)?shù)谝划a(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域比中心區(qū)域的工作電流低的時(shí)候，就將晶圓邊緣區(qū)域的溫度升高3 10攝氏度；當(dāng)?shù)谝划a(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域比中心區(qū)域的工作電流高的時(shí)候，就將晶圓邊緣區(qū)域的溫度降低3 10攝氏度。升高或者降低的具體溫度可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，或者多次試驗(yàn)得到。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)選為將晶圓邊緣區(qū)域的溫度變化3 5攝氏度，就可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。步驟沈、根據(jù)第三晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在第二產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理。也就是說(shuō)將第三晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度轉(zhuǎn)移到第二產(chǎn)品晶圓上，即第三晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度與第二產(chǎn)品晶圓對(duì)應(yīng)相同。本發(fā)明該步驟意味著在產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行批量處理，加工成品。上述第一晶圓控片、第二晶圓控片、第三晶圓控片以及第一產(chǎn)品晶圓和第二產(chǎn)品晶圓都指的是同一種產(chǎn)品，只是晶圓控片會(huì)在相應(yīng)步驟執(zhí)行完畢后丟棄，而產(chǎn)品晶圓會(huì)最終制作成品。圖2為按照現(xiàn)有技術(shù)的方法對(duì)產(chǎn)品晶圓進(jìn)行WAT電性測(cè)試得到的器件工作頻率分布圖，以及按照本發(fā)明的方法對(duì)產(chǎn)品晶圓進(jìn)行WAT電性測(cè)試得到的器件工作頻率分布圖。其中，現(xiàn)有技術(shù)方法得到的器件工作頻率曲線用A表示，本發(fā)明方法在第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域比中心區(qū)域的工作電流低的時(shí)候，將晶圓邊緣區(qū)域的溫度分別升高3攝氏度和5攝氏度后得到的器件工作頻率曲線分別用B和C表示。橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為從晶圓上各位置測(cè)得的頻率所出現(xiàn)的概率值。從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)本發(fā)明的方法，曲線B和 C都比較收斂，基本不存在分布在頻率較低范圍內(nèi)的點(diǎn)，而曲線A中分布在低頻范圍內(nèi)的概率較大，說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)晶圓上多個(gè)位置的工作電流偏低，超出預(yù)定規(guī)格，即工作電流均勻性很差。而本發(fā)明恰好克服了這種缺陷，從產(chǎn)品晶圓的各個(gè)位置測(cè)試得到的工作電流大致相同，也不存在產(chǎn)品晶圓邊緣的工作電流超出預(yù)定規(guī)格的缺陷，也就是說(shuō)，本發(fā)明的方法已經(jīng)大大提高了產(chǎn)品晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法，該方法包括對(duì)第一晶圓控片進(jìn)行離子注入并退火；測(cè)量經(jīng)過(guò)退火的第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值；對(duì)第二晶圓控片進(jìn)行所述離子注入后，根據(jù)所述第一晶圓控片各個(gè)區(qū)域的方塊電阻值，為得到第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域均勻的方塊電阻值，調(diào)整對(duì)應(yīng)第二晶圓控片各個(gè)區(qū)域的退火溫度；根據(jù)第二晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在第一產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理后，測(cè)量第一產(chǎn)品晶圓各個(gè)區(qū)域的工作電流，得到第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的工作電流差；對(duì)第三晶圓控片進(jìn)行所述離子注入后，根據(jù)所述第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的工作電流差，調(diào)整對(duì)應(yīng)第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度；根據(jù)第三晶圓控片上各個(gè)區(qū)域的退火溫度在第二產(chǎn)品晶圓上進(jìn)行退火處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域?yàn)榫A圓周向內(nèi)10毫米的范圍。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整對(duì)應(yīng)第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度為當(dāng)?shù)谝划a(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域比中心區(qū)域的工作電流低時(shí)，將第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度升高3 10攝氏度；當(dāng)?shù)谝划a(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域比中心區(qū)域的工作電流高時(shí)，將第三晶圓控片上邊緣區(qū)域的退火溫度降低3 10攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性的方法，該方法對(duì)產(chǎn)品晶圓上各個(gè)區(qū)域的工作電流進(jìn)行測(cè)量，得到產(chǎn)品晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域具有差異的工作電流，這樣通過(guò)對(duì)產(chǎn)品晶圓的邊緣溫度的補(bǔ)償，得到產(chǎn)品晶圓表面一致的工作電流。采用本發(fā)明的方法大大提高了產(chǎn)品晶圓上源漏極退火時(shí)工作電流均勻性。
文檔編號(hào)H01L21/265GK102479690SQ20101055599
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者彭東海, 王祥升, 陳勇 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司