专利名称：监控低温快速热退火工艺的方法
技术领域：
本发明涉及一种监控低温快速热退火工艺的方法，特别涉及一种使用金属硅化物来监控低温快速热退火工艺的方法。
背景技术：
退火(Annealing)是冶金材料工艺里常见的一种工艺技术。它的目的是消除材料里(尤其是金属材料)因缺陷所累积的内应力。使用的方法是将被退火材料置于适当的高温下一段时间，利用热能，使材料内的原子有能力进行晶格位置的重排，以降低材料内的缺陷密度(DefectDensity)。
而材料主要的缺陷来源于芯片边界(Grain Boundary)、位错(Dislocation)及各种的点缺陷(Point Defects)等，材料的缺陷或结构对材料本身电子性质将产生重要的影响，因此，退火工艺在半导体工艺上的应用主要着眼于恢复或是改善材料的电子性质。
但现今的快速退火工艺所能监控的退火状态温度的最低值是900℃，而材料的结构转变温度往往低于所述温度，因此本发明针对上述问题提出一种监控低温快速热退火工艺的方法，来解决上述低温快速退火工艺不易监控的技术问题，并进而降低材料因退火工艺不稳定而导致电子性质失效的危险。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种监控低温快速热退火工艺的方法，它能够有效地监控工艺时园片的热退火工艺状态。
本发明的另一目的在于提供一种监控低温快速热退火工艺的方法，它能够简便且快速的判断热退火工艺效果。
本发明的再一目的在于提供一种监控低温快速热退火工艺的方法，它能够使用来监控的园片重复再使用，有效达到资源回收再利用，并降低工艺成本。
为达上述的目的，本发明提供一种监控低温快速热退火工艺的方法，它包括下列步骤提供一园片；在所述园片上形成一非晶质硅层，再在非晶质硅层上形成一金属层；对所述园片进行一低温快速热退火工艺，使非晶质硅层与金属层反应形成一金属硅化物层；测量所述金属硅化物层的薄层电阻值，即可得所述低温快速热退火工艺的效果，为处于较低温度而难以监控的低温快速热退火工艺提供了一个简单容易的监控方法。
本发明的有益效果是它能够有效地监控工艺时园片的热退火工艺状态，简便且快速的判断热退火工艺效果，并能够使用来监控的园片重复使用，有效达到资源回收再利用，降低了工艺的成本。
图1至图3为本发明的监控低温快速热退火工艺的方法示意图。
图4为本发明的监控低温快速热退火工艺的方法的另一实施方案的示意图。
标号说明10园片12非晶质硅层14金属层16金属硅化物层18钝化层具体实施方式
以下结合附图及实施例进一步说明本发明的结构特征及所达到的有益效果。
首先，先声明本发明在此以监控450℃~650℃的低温快速热退火工艺为例，并使用对此温度间隔较为敏感的C-49晶相的硅化钛(TiSi2)作为监控所述低温快速热退火工艺效果的金属硅化物来说明本发明，因此根据本领域的普通技术人员应有的认识，许多的步骤是可以改变的，如监控温度范围，与金属层的材质种类等，这些一般的替换仍在本发明的保护范围之内。
如图1所示，先以低压化学气相沉积法(LPVCD)或以硅离子或锗离子为掺杂离子进行离子注入，在园片10上形成一非晶质硅层12，其中所述园片10可以为一控片，然后在非晶质硅层12上形成一材质为钛的金属层14，再以450℃~650℃的工艺温度对园片10进行一低温快速热退火工艺，使金属层14与非晶质硅层12接触表面产生反应形成斜方底心结构的C49晶相的钛金属硅化物16。
请参阅图2，对园片10进行一刻蚀工艺，来移除未反应形成金属硅化物的金属层14，形成如图3所示的结构，其中所述刻蚀工艺可为以NH4OH/H2O2/H2O或H2SO4/H2O2作为刻蚀剂的湿刻蚀，最后，测量所述钛金属硅化物的薄层电阻值(sheet resistance)，通过所述薄层电阻值判断金属硅化物是否维持在C49晶相的钛金属硅化物的薄层电阻值，即可得知所述低温快速退火工艺的效果。
此时，因为金属硅化物只会形成于金属层与非晶质相接触的表面，所以园片的掺杂种类、金属层的厚度并不会对金属硅化物结构造成影响，所以本发明可以更广泛的适用于任何须进行低温快速热退火工艺的步骤，不会因工艺差异(如掺杂离子种类不同等)而需使用不同监控方式的问题。
再者，请参阅图4，为让作为监控的园片10可回收再次使用，可在形成非晶质硅层12前先形成一材质为氮化硅的钝化层18，形成如图4所示的结构，使测量完薄层电阻值后的钛金属硅化物层16，在利用刻蚀方式移除时，刻蚀液不会对园片10表面产生侵蚀。
综上所述，本发明为一种监控低温快速热退火工艺的方法，它利用C-49晶相的金属硅化物会因为热能导致晶格重新排列，使得薄层电阻值产生显著的变化，来监控低温快速热退火工艺的成效，它对于通常对低温快速热退火工艺难以控制的问题提出一简单的方式来解决，使低温快速热退火过程的控制更具效率与简便。
以上所述的实施例仅为了说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于包括下列步骤提供一园片；在所述园片上依序形成一非晶质硅层，与一金属层；对所述园片进行一低温快速退火工艺，以形成一金属硅化物层；以及对所述园片进行一刻蚀工艺，以移除未反应的所述金属层后，测量所述金属硅化物层的电阻值，由电阻值的变化即可得知低温快速热退火工艺的效果。
2.根据权利要求1所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于所述金属层的材质为钛。
3.根据权利要求2所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于所述低温快速退火工艺的工艺温度为450℃~650℃。
4.根据权利要求1所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于所述金属硅化物层为C49晶相。
5.根据权利要求1所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于所述非晶质硅层利用低温化学气相沉积制得。
6.根据权利要求1所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于所述非晶质硅层利用离子注入法制得。
7.根据权利要求1所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于在形成所述非晶质硅层前，可在所述园片上先形成一钝化层。
8.根据权利要求7所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于所述钝化层的材质为氮化硅。
9.根据权利要求1所述的监控低温快速热退火工艺的方法，其特征在于所述园片为一控片。
全文摘要
本发明提供一种监控低温快速热退火工艺的方法，它利用在低温时非晶质硅层与金属层的接触表面会形成一对温度相当敏感的金属硅化物，再通过测量金属硅化物的薄层电阻值来监控所述低温快速热退火工艺的稳定性。有效地监控工艺时园片的热退火工艺状态，并能简便且快速的判断热退火工艺效果，使得用来监控的园片能够重复使用，降低了工艺的成本。
文档编号H01L21/324GK1676626SQ20041001741
公开日2005年10月5日 申请日期2004年4月1日 优先权日2004年4月1日
发明者江瑞星 申请人:上海宏力半导体制造有限公司