专利名称：晶圆温度的检测方法
技术领域：
本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种晶圆温度的检测方法。
背景技术：
现有的集成电路制造中，随着半导体集成电路技术的不断进步和特征尺寸的不断减小，使得单片晶圆上的器件的数量不断增加，电路的功能得到了改进，电路日趋复杂，工艺制造中的环节要求越来越精细，器件的可靠性也显得日益重要。金属-氧化物-半导体(MOS)晶体管是半导体制造中的最基本器件，其广泛适用于各种集成电路中，根据主要载流子以及制造时的掺杂类型不同，分为NMOS和PMOS晶体管。而现有的集成电路设计和集成电路制造总是相辅相成，相互促进的，两者都在器件的可靠性的提高发挥着重要的作用。在设计集成电路 时，特别是复杂的集成电路设计中，精确的模拟仿真电路特性是必须的，MOS晶体管模型作为集成电路设计和集成电路制造之间的关键桥梁，在集成电路日趋复杂的今天有着更多更高的要求。MOS晶体管的工作温度、制作温度或测试温度等对MOS晶体管的性能具有重要的影响，因此在MOS晶体管建模时，晶体管的温度是一个重要的考量因素，对于提高建立的晶体管模型的准确性至关重要。现有在MOS晶体管制作或分析测试中，通常将晶圆置于处理设备的载物台上，然后通过载物台上的加热装置对晶圆进行接触式或非接触式的加热，载物台上的温度传感器检测加热的温度，载物台上的温度传感器检测的温度即为晶圆的温度，但是这种方法并不能准确的检测晶圆本身的温度，并且温度检测的效率较低。更多关于晶圆温度检测的方法请参考公开号为US2007/0009010A1的美国专利文献。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种晶圆温度的检测方法，提高晶圆检测温度的准确性和精度。为解决上述问题，本发明的技术方案提供了一种晶圆温度的检测方法，包括提供晶圆，在所述晶圆上形成双极型晶体管，双极型晶体管作为温度检测器件，所述双极型晶体管包括位于晶圆内的第一掺杂区、位于第一掺杂区内的第二掺杂区、位于第二掺杂区内的第三掺杂区，其中所述第一掺杂区为双极型晶体管的集电区、第二掺杂区为双极型晶体管的基区、第三掺杂区为双极型晶体管的发射区；对所述温度检测器件进行校准；在所述双极型晶体管的基区上依次施加至少三个不同的基区电压，双极型晶体管工作在线性区，并测量获得与至少三个基区电压值对应的至少三个集电区电流值；根据施加的三个基区电压值和对应的至少三个集电区电流值，进行指数曲线拟合，获得晶圆的至少三个测试温度；对所述至少三个测试温度求平均值，将平均值作为晶圆的温度。
可选的，所述拟合的指数曲线为
权利要求
1.一种晶圆温度的检测方法，其特征在于，包括提供晶圆，在所述晶圆上形成双极型晶体管，双极型晶体管作为温度检测器件，所述双极型晶体管包括位于晶圆内的第一掺杂区、位于第一掺杂区内的第二掺杂区、位于第二掺杂区内的第三掺杂区，其中所述第一掺杂区为双极型晶体管的集电区、第二掺杂区为双极型晶体管的基区、第三掺杂区为双极型晶体管的发射区；对所述温度检测器件进行校准；在所述双极型晶体管的基区上依次施加至少三个不同的基区电压，双极型晶体管工作在线性区，并测量获得与至少三个基区电压值对应的至少三个集电区电流值；根据施加的三个基区电压值和对应的至少三个集电区电流值，进行指数曲线拟合，获得晶圆的至少三个测试温度；对所述至少三个测试温度求平均值，将平均值作为晶圆的温度。
2.如权利要求1所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述拟合的指数曲线方程 为:
3.如权利要求2所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述Eg等于1.18电子伏，Xti等于3, Trf等于298开尔文。
4.如权利要求3所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述对温度检测器件进行校准的过程为将晶圆加热到不同的三个标准温度，在三个标准温度下，在双极型晶体管的基区上分别施加校准基区电压值，双极型晶体管工作在线性区，并测量获得与三个标准温度对应的三个校准集电区电流值，将校准基区电压值、标准温度和对应的三个校准集电区电流值、Eg等于1. 18电子伏、Xti等于3、Trf等于298开尔文分别代入所述指数曲线，获得固定器件常数Is。
5.如权利要求4所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述测试温度的范围为220 450开尔文。
6.如权利要求5所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述三个标准温度为高温区温度、中温区温度和低温区温度。
7.如权利要求6所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述高温区温度为398开尔文，中温区温度为298开尔文，低温区温度为233开尔文。
8.如权利要求5所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述集电区电流值和校准集电区电流值的绝对值范围为1Ε-9 1Ε-5安培，其中，所述双极型晶体管为NPN管时，获得的为正电流，双极型晶体管为PNP管时，获得的为负电流。
9.如权利要求5所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述基区电压值和校准基区电压值的绝对值范围为O. 2^0. 8伏，其中，所述双极型晶体管为NPN管时，施加的为正电压，双极型晶体管为PNP管时，施加的为负电压。
10.如权利要求8或9所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，当测量的集电区电流值和校准集电区电流值的绝对值位于1Ε-9 1Ε-5安培范围内时，双极型晶体管的基区上对应施加的电压值为有效的基区电压值和校准基区电压值。
11.如权利要求8或9所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述双极型晶体管为PNP管，第一掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型为P型，第二掺杂区的掺杂类型为N型。
12.如权利要求8或9所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述双极型晶体管为NPN管，第一掺杂区和第三掺杂区的掺杂类型为N型，第二掺杂区的掺杂类型为P型。
13.如权利要求1所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述晶圆上的其他区域还形成有半导体器件。
14.如权利要求13所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，所述半导体器件为MOS晶体管、电感或电容。
15.如权利要求1所述的晶圆温度的检测方法，其特征在于，双极型晶体管工作在线性区时，双极型晶体管的集电区施加有集电区电压，发射区接地，且集电区电压值等于基区电压值。
全文摘要
一种晶圆温度的检测方法，包括提供晶圆，在所述晶圆上形成双极型晶体管，双极型晶体管作为温度检测器件；对所述温度检测器件进行校准；在所述双极型晶体管的基区上依次施加至少三个不同的基区电压，双极型晶体管工作在线性区，并测量获得与三个基区电压值对应的至少三个集电区电流值；根据施加的三个基区电压值和对应至少三个集电区电流值，进行指数曲线拟合，获得晶圆的至少三个测试温度；对至少三个测试温度求平均值，将平均值作为晶圆的温度。提高了温度检测的准确性和效率。
文档编号H01L21/66GK103050423SQ20121055967
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者范象泉, 张昊 申请人:上海宏力半导体制造有限公司