[发明专利]监控退火设备控温性能的方法

说明书

本发明提供了一种监控退火设备控温性能的方法，包括：提供监控晶圆，所述监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有一线性关系；测量监控晶圆在设定温度下退火前后的热波，得到第一热波值和第二热波值；根据第一热波值和第二热波值的差值以及所述线性关系，获得与所述差值对应的实际退火温度；对比设定温度与实际退火温度的偏离程度，判断监控的退火设备的控温性能。本发明提供的监控退火设备控温性能的方法可以对退火设备在低温退火时的控温性能进行有效和准确的监控。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种监控退火设备控温性能的方法。

背景技术

在超大规模集成电路领域，随着芯片尺寸的设计规则缩小和器件的比例缩放，对接触电阻的极限要求越来越高。产业需要寻找新的替代品，钴自对准硅化物被发现了。在其制备过程中，通常需要对生产时的状况进行监测。例如，硅化钴的相关制程工艺中，包括利用快速退火设备进行的快速热退火工艺(RTA)，如果快速退火设备的退火温度不稳定，会对形成的硅化钴以及半导体器件造成重要影响。以闪存为例，如果快速退火设备的实际温度偏移设定温度较大，会导致硅化钴形成超过规格、均匀度变差甚至跟PN结直接接触，造成编程功能失效(program fail)，从而影响器件性能，故快速退火设备的温度监控至关重要。

现有的一种监控快速退火设备温度的方法为：使用监控晶圆，先期进行了离子注入，然后进行快速热退火激活掺杂离子，接着测量掺杂离子一侧的监控晶圆表面的方块电阻(sheet resistance)。由于方块电阻对快速退火工艺具有一定的敏感性，方块电阻的变化一定程度上可以反应出退火温度的变化。但是，这种方法通常仅适用于硅化钛制程工艺中对退火设备温度的监控。硅化钛的形成温度为650度-750度，而硅化钴的形成温度较低，在450度-540度之间，这样的温度区间对常用的快速退火设备来说属于低温控制范畴，采用离子注入过的含有掺杂离子的监控晶圆难以完全激活掺杂离子，导致无法通过方块电阻对工作温度进行有效监控。

为了对在低温区间工作的快速退火设备进行监控，现有另外一种监控快速退火设备温度的方法中，监控晶圆上事先形成有钴、氮化钛和钛的叠层结构，或者钴和钛的叠层结构，或者钴和氮化钛的叠层结构，在进行低温快速热退火后，监控晶圆上形成硅化钴，然后测量方块电阻，这种方法利用方块电阻对硅化钴相转变的温度变化敏感来监控快速退火设备温度的变化。通常，获得方块电阻时，需要对监控晶圆多处的方块电阻值进行测量，因此方块电阻值分布的均匀性也是评价方块电阻测量的准确性的标准之一。图1为一种监控晶圆经过低温退火后的方块电阻及其不均匀度随温度变化的示意图，可以看出，在420度-470度范围内，虽然方块电阻是比较线性的增长，但是均匀性太差导致不能准确反映设备状况；在490度-550度范围内，虽然均匀性很好，但是方块电阻的阻值基本保持不变，难以从中获得工作温度的变化；550度-600度范围内与420度-470度范围情况类似。

因此，现有的监控方法在监控低温退火温度下的快速退火设备的实际工作温度时，并不是非常有效和准确的。

发明内容

为了提高对快速退火设备的实际工作温度监控的有效性和准确性，本发明提供了一种监控退火设备控温性能的方法。

所述监控退火设备控温性能的方法包括：

提供一监控晶圆，所述监控晶圆在退火前后的热波变化量与退火温度之间具有一线性关系；

测量退火前的所述监控晶圆的热波，得到第一热波值；

将所述监控晶圆放入监控的退火设备中，并在设定温度下进行退火；

取出所述监控晶圆，并测量退火后的所述监控晶圆的热波，得到第二热波值；

计算第一热波值和第二热波值的差值；

利用所述线性关系，获得与所述差值对应的实际退火温度；以及

通过所述设定温度与实际退火温度的偏离程度，判断监控的退火设备的控温性能。