[发明专利]毫秒退火工艺稳定性的监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种毫秒退火工艺稳定性的监测方法。

背景技术

在集成电路制造工艺中，通过一系列的沉积、光刻、刻蚀、平坦化工艺在半导体衬底上形成半导体器件，随着超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集成电路工艺制作工艺变得越来越复杂和精细，这就要求以更高的精度和更好的均匀性形成半导体器件。在集成电路的制作过程中，任何工艺参数的波动都将可能导致形成的半导体器件的失效，因此对形成半导体器件的每道工序的稳定性的监测变得非常重要。

而快速热退火工艺作为集成电路的制作过程非常重要的一个热处理工艺，退火时温度的准确性直接影响半导体器件的性能。由于快速热退火工艺的温度较难控制，温度时常变换，需要经常对快速热退火工艺的稳定性进行监测。

现有对快速热退火工艺的稳定性监测的方法具体为：首先，提供待监测晶圆，所述晶圆为含硅材料；然后，将硅离子注入到晶圆中，在晶圆中形成非晶态硅；接着向非晶态硅中注入硼离子，此时硼离子为非激活状态；对晶圆进行快速热退火，激活硼离子；测量晶圆的方块电阻值，并与标准值进行比较，若测量的方块电阻值与标准值的偏差值较大，一般为5％～15％，则快速热退火工艺异常。

更多关于快速热退火工艺的稳定性监测方法请参考公开号为US2005/0124080A1的美国专利。

现有快速热退火工艺的稳定性监测方法，待监测晶圆不能重复利用，增加了生产成本，并且现有的监测方法在监测毫秒退火工艺的稳定性时准确度较低。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种毫秒退火工艺稳定性的监测方法，提高待监测晶圆的利用率，降低生产成本，提高监测的准确度。

为解决上述问题，本发明提供了一种毫秒退火工艺稳定性的监测方法，包括：

提供待监测晶圆，所述晶圆表面依次形成有隔离层和多晶硅层；

在所述多晶硅层表面形成金属镍层；

对晶圆进行第一退火，使金属镍层中的镍与多晶硅层中的硅反应，形成硅化二镍层；

去除未反应的金属镍层；

对晶圆进行毫秒退火，使硅化二镍层中的镍与多晶硅层中的硅反应，形成硅化镍层，所述毫秒退火的温度范围为500～700摄氏度；

测量硅化镍层的方块电阻值，并将方块电阻值与标准值进行比较，判断毫秒退火工艺的稳定性。

可选的，所述方块电阻值与标准值之间的偏差值小于5％时，毫秒退火工艺正常，所述方块电阻值与标准值之间的偏差值大于或等于5％时，毫秒退火工艺异常。

可选的，若所述方块电阻值与标准值之间的偏差值大于或等于5％时，根据方块电阻对应的标准温度，对设定温度进行补偿。

可选的，所述对设定温度的补偿为差值补偿，对设定温度补偿后的值等于设定温度加上差值补偿值，所述差值补偿值为设定温度减去标准温度。

可选的，所述对设定温度的补偿为系数补偿，对设定温度补偿后的值等于设定温度乘以补偿系数，所述补偿系数为两倍设定温度减去标准温度的差值与设定温度的比值。

可选的，所述毫秒退火的时间范围为0.1～2毫秒。

可选的，所述第一退火的温度范围为180～280摄氏度，时间范围为10～90秒。

可选的，所述金属镍层的厚度范围为50～200埃。

可选的，所述隔离层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

可选的，所述隔离层的厚度范围为10～100埃。

可选的，所述多晶硅层的厚度范围为500～2000埃。

可选的，所述金属镍层中还包括金属铂。

可选的，所述形成金属镍层后，还包括：在金属镍层表面形成保护层。

可选的，所述保护层的材料为氮化钛。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

在晶圆上形成隔离层，后续通过选择性刻蚀去除硅化镍层、多晶硅层，不会多晶圆表面造成损害，使晶圆能重复利用，降低了生产成本；采用金属镍形成硅化镍层来监测毫秒退火工艺的稳定性，由于在500～700摄氏度的温度下形成的硅化镍层的方块电阻与毫秒退火工艺的温度呈线性关系，通过比较测量的方块电阻值与标准值的大小，很方便的判断毫秒退火工艺的稳定性，监测的准确度高；