专利名称：制作p型衬底硅片的方法以及测量温度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体芯片工艺技术领域，特别涉及一种制作P型衬底硅片的方法以
及测量温度的方法和装置。
背景技术：
在半导体晶圆代工行业中，金属淀积后退火工艺通常在750°C -850°〇之间进行。
由于温度不同，生产出来的半导体晶圆也会有相应的变化，所以在生产半导体晶 圆时，必须严格控制真实的温度，使真实的温度与理想的温度的误差在能够接受的范围。
比如制作半导体晶圆的理想的温度为80(TC，则需要保证金属淀积后退火工艺 的温度在80(TC左右，如果金属淀积后退火工艺的温度偏差太大，比如70(TC，则生产出来 的半导体晶圆就会不稳定。 目前，对此温度段的监控采用淀积金属氮化物或硅化物退火后测试电阻的方式 (如Ti/TiN、Co/CoSi2等)。 但是，金属对温度的反应过于敏感，而金属化合物对温度的敏感度不够，并不能很 好的通过阻值的变化来判断温度的漂移。 综上所述，目前在金属淀积后退火工艺中，检测的温度与实际的温度存在很大偏 差，对生产的半导体晶圆会产生影响。
发明内容
本发明实施例提供一种制作P型衬底硅片的方法以及测量温度的方法和装置，用
于提高在金属淀积后退火工艺中检测问题的准确性。 本发明实施例提供的一种制作P型衬底硅片的方法包括选取电阻率范围为15ohm/cm 20ohm/cm的P型衬底硅片； 对选取的所述P型衬底硅片采用离子注入的方式注入磷离子； 其中，所述P型衬底硅片中的磷离子的剂量范围为5X 1013ionS/cm2
5X1014ions/cm2 ; 在对所述P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量范围为50KEV 200KEV。
本发明实施例提供的一种利用上述P型衬底硅片测量温度的方法包括
将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触； 在所述P型衬底硅片与所述实体持续接触一设定时间后，确定所述P型衬底硅片 的当前阻值； 根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定所述P型衬底硅片的当前阻值对应 的温度； 将确定的所述温度作为所述实体处于恒温的温度。 本发明实施例提供的一种利用上述P型衬底硅片测量温度的装置包括 阻值确定模块，用于在将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触一设定时间
3后，确定所述P型衬底硅片的当前阻值； 温度确定模块，用于根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定所述P型衬底
硅片的当前阻值对应的温度，将确定的所述温度作为所述实体处于恒温的温度。 本发明实施例将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触；在所述P型衬底硅片
与所述实体持续接触一设定时间后，确定所述P型衬底硅片的当前阻值；根据预先设置的
阻值和温度的对应关系，确定所述P型衬底硅片的当前阻值对应的温度；将确定的所述温
度作为所述实体处于恒温的温度。由于能够在金属淀积后退火工艺中准确检测温度，从而
提高了生产的半导体晶圆的稳定性和生产的效率，避免由于温度检测不准确需要重新生产
带来的浪费。
图1A为本发明实施例制作P型衬底硅片的方法；
图IB为本发明实施例利用P型衬底硅片测量温度的方法；
图2为本发明实施例利用P型衬底硅片测量温度的装置；
图3A为本发明实施例阻值和温度对应关系示意图；
图3B为本发明实施例重复性验证示意图。
具体实施例方式
本发明实施例中，将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触一设定时间后，根 据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定P型衬底硅片的当前阻值对应的温度，而实体 的当前温度就等于确定的温度。 如图1A所示，本发明实施例制作P型衬底硅片的方法包括下列下列步骤 步骤100、选取电阻率范围为15ohm/cm(欧姆/厘米) 20ohm/cm的P型衬底硅片。 步骤101、对选取的P型衬底硅片采用离子注入的方式注入磷离子(P31)。 其中，P型衬底硅片中的磷离子的剂量范围为5X1013ions/cm2 5X10"ions/
cm2(单位为离子每平方厘米)； 在对P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量范围为50KEV 200KEV(单位 为千电子伏特)。 在具体实施过程中，P型衬底硅片中的磷离子的剂量为1. 0X10"ions/cm2，
在对P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量为70KEV，则会进一步提高确定 的温度的准确率。 需要说明的是，除非特殊说明，否则下面介绍的本发明实施例中的P型衬底硅片 都符合上述P型衬底硅片的含量要求。 如图1B所示，本发明实施例利用P型衬底硅片测量温度的方法包括下列步骤
步骤200、将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触。
其中，实体处于恒温的温度范围为600°C 900°C。 如果实体为RTP (Rapid Thermal Processing,高速热量处理)机台，则实体处于恒 温的温度范围为750°C 850°C。
步骤201、在P型衬底硅片与实体持续接触一设定时间后，确定P型衬底硅片的当 前阻值。 步骤202、根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定P型衬底硅片的当前阻值 对应的温度。 步骤203、将确定的温度作为实体处于恒温的温度。 由于p型衬底硅片刚处于在恒温状态下，阻值会有大幅度变化，所以必须等待一 设定时间后，带阻值进行恒定状态，才能确定温度，则步骤201和步骤202之间还可以进一 步包括 确定P型衬底硅片的阻值处于恒定状态，恒定状态为在单位时间内P型衬底硅片 的阻值的变化小于阈值。 假设80(TC情况，设定时间为30秒，单位时间为3秒，阈值为5ohm
P型衬底硅片的温度达到80(TC后，阻值会不断变化，比如第1秒为350ohm，第2秒 就变为340ohm，等到第30秒就变为320ohm，第31秒就变为311ohm，第32秒就变为309ohm， 则这时可以确定P型衬底硅片的阻值处于恒定状态，这样就可以将时间设定为30秒。
在具体实施过程中，P型衬底硅片中的磷离子的剂量不同，在对所述P型衬底硅片 进行离子注入时所使用的能量不同，设定的时间是有所变化的，比如P型衬底硅片中的磷 离子的剂量为1.0X10"ions/cm、在对所述P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量为 70KEV，需要等到20秒，P型衬底硅片的阻值才会处于恒定状态，这样如果使用的P型衬底 硅片为磷离子的剂量为1.0X10"ions/cn^，进行离子注入时所使用的能量为70KEV，则需要 将时间设定为20秒。 其中，如果P型衬底硅片中磷离子的剂量以及进行离子注入时所使用的能量不 同，阻值和温度的对应关系也会不同。 比如P型衬底硅片中的磷离子的剂量为1. OX 10"ions/cm、在对所述P型衬底硅 片进行离子注入时所使用的能量为70KEV，则先将温度恒温到75(TC，待20秒后，确定P型 衬底硅片的阻值； 然后将温度恒温到800°C ，待20秒后，确定P型衬底硅片的阻值； 然后将温度恒温到800°C ，待20秒后，确定P型衬底硅片的阻值； 这样就形成了一个阻值和温度对应关系的曲线图，参见图3A。 从图3A中可以看出，温度相差50°C，阻值相差44ohm(相当于温度改变1°C，阻值
变化0. 88ohm)，可近似认为温度变化rC，阻值改变lohm，这样就可以建立阻值和温度对应关系。
当然，为了让测量的温度更准确，也可以每rc，测量一次阻值。 需要说明的是，由于实际P型衬底硅片中磷离子的含量不同，阻值和温度的对应 关系也会不同，所以步骤202中用到的阻值和温度的对应关系必须是与步骤200中的P型 衬底硅片相同的P型衬底硅片(即P型衬底硅片中的磷离子的含量相同)，测量得到的阻值 和温度的对应关系。 在具体实施过程中，由于P型衬底硅片的性质以及仪器、环境等因素影响，确定的 P型衬底硅片的当前阻值与阻值和温度的对应关系中的阻值有可能不会完全相同，比如 确定的阻值为321. 5ohm，而对应关系中的阻值有321ohm和322ohm，这时可以从321ohm和
5322ohm中随机选择一个阻值，当然也可以根据设定，比如选择大的阻值，则选择322ohm，还 可以先对确定的阻值的小数点进行四舍五入处理，然后再根据对应关系确定对应的温度， 即321. 5ohm四舍五入为322ohm，则根据对应关系确定322ohm对应的温度。
如果实体为RTP机台，步骤202中能根据阻值和温度的对应关系，确定步骤201中 确定的阻值对应的温度，则说明RTP机台的稳定性很好；相反的，如果步骤202中不能根据 阻值和温度的对应关系，确定步骤201中确定的阻值对应的温度，则可以认为RTP机台的温 度有漂移，也就是说RTP机台的稳定性不好，即还可以对RTP机台的稳定性进行监控。
从图2B中可以看出在恒温为80(TC条件下，P型衬底硅片中的磷离子的剂量为 1. OX 10"ions/ci^，在对所述P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量为70KEV的7个 P型衬底硅片分别进行了 7次试验，结果在经过20秒后每个P型衬底硅片的阻值都基本保 持在一个数值，说明本发明实施例有很好的再现性。 如图2所示，本发明实施例利用P型衬底硅片测量温度的装置包括阻值确定模块 10和温度确定模块20。 阻值确定模块IO，用于在将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触一设定时间 后，确定P型衬底硅片的当前阻值。 其中，阻值确定模块10可以是KLA-Tencor Rs35。 其中，实体处于恒温的温度范围为600°C 900°C。 如果实体为RTP机台，则实体处于恒温的温度范围为750°C 850°C 。 温度确定模块20，用于根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定阻值确定模
块10确定的P型衬底硅片的当前阻值对应的温度，将确定的温度作为实体处于恒温的温度。 由于P型衬底硅片刚处于在恒温状态下，阻值会有大幅度变化，所以必须等待一
设定时间后，带阻值进行恒定状态，才能确定温度，则阻值确定模块10还用于 在P型衬底硅片与实体持续接触一设定时间后，确定P型衬底硅片的当前阻值之
前，确定P型衬底硅片的阻值处于恒定状态，恒定状态为在单位时间内P型衬底硅片的阻值
的变化小于阈值。 假设80(TC情况，设定时间为30秒，单位时间为3秒，阈值为5ohm
P型衬底硅片的温度达到80(TC后，阻值会不断变化，比如第1秒为350ohm，第2秒 就变为340ohm，等到第30秒就变为320ohm，第31秒就变为311ohm，第32秒就变为309ohm， 则这时可以确定P型衬底硅片的阻值处于恒定状态，这样就可以将时间设定为30秒。
在具体实施过程中，P型衬底硅片中的磷离子的剂量不同，在对所述P型衬底硅片 进行离子注入时所使用的能量不同，设定的时间是有所变化的，比如P型衬底硅片中的磷 离子的剂量为1.0X10"ions/cm、在对所述P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量为 70KEV，需要等到20秒，P型衬底硅片的阻值才会处于恒定状态，这样如果使用的P型衬底 硅片为磷离子的剂量为1.0X10"ions/cn^，进行离子注入时所使用的能量为70KEV，则需要 将时间设定为20秒。 其中，如果P型衬底硅片中磷离子的剂量以及进行离子注入时所使用的能量不 同，阻值和温度的对应关系也会不同。 比如P型衬底硅片中的磷离子的剂量为1. OX 10"ions/cm、在对所述P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量为70KEV，则先将温度恒温到75(TC，待20秒后，确定P型 衬底硅片的阻值； 然后将温度恒温到800°C ，待20秒后，确定P型衬底硅片的阻值； 然后将温度恒温到800°C ，待20秒后，确定P型衬底硅片的阻值； 这样就形成了一个阻值和温度对应关系的曲线图，参见图3A。 如果实体为RTP机台，温度确定模块20能根据阻值和温度的对应关系，确定阻值
确定模块IO确定的阻值对应的温度，则说明RTP机台的稳定性很好；相反的，如果温度确定
模块20不能根据阻值和温度的对应关系，确定阻值确定模块10确定的阻值对应的温度，则
可以认为RTP机台的温度有漂移，也就是说RTP机台的稳定性不好，即还可以对RTP机台的
稳定性进行监控。 从上述实施例中可以看出本发明实施例将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续 接触；在所述P型衬底硅片与所述实体持续接触一设定时间后，确定所述P型衬底硅片的当 前阻值；根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定所述P型衬底硅片的当前阻值对应 的温度；将确定的所述温度作为所述实体处于恒温的温度。由于能够在金属淀积后退火工 艺中准确检测温度，从而提高了生产的半导体晶圆的稳定性和生产的效率，避免由于温度 检测不准确需要重新生产带来的浪费。 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种制作P型衬底硅片的方法，其特征在于，该方法包括选取电阻率范围为15ohm/cm～20ohm/cm的P型衬底硅片；对选取的所述P型衬底硅片采用离子注入的方式注入磷离子；其中，所述P型衬底硅片中的磷离子的剂量范围为5×1013ions/cm2～5×1014ions/cm2；在对所述P型衬底硅片进行离子注入时所使用的能量范围为50KEV～200KEV。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型衬底硅片在进行离子注入时所使用 的能量为70KEV。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述P型衬底硅片中的磷离子的剂量 为1. 0X1014ions/cm2。
4. 一种利用权利要求l的方法制作的P型衬底硅片测量温度的方法，其特征在于，该方 法包括将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触；在所述P型衬底硅片与所述实体持续接触一设定时间后，确定所述P型衬底硅片的当 前阻值；根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定所述P型衬底硅片的当前阻值对应的温度；将确定的所述温度作为所述实体处于恒温的温度。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实体处于恒温的温度范围为60(TC 900°C。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果所述实体为高速热量处理RTP机台，所 述实体处于恒温的温度范围为75(TC 850°C。
7. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述P型衬底硅片与所述实体持续接触一 设定时间后，确定所述P型衬底硅片的当前阻值之前还包括确定所述P型衬底硅片的阻值处于恒定状态，所述恒定状态为在单位时间内P型衬底 硅片的阻值的变化小于阈值。
8. 如权利要求4 7任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述设定时间为20秒。
9. 一种利用权利要求l的方法制作的P型衬底硅片测量温度的装置，其特征在于，该装 置包括阻值确定模块，用于在将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触一设定时间后，确 定所述P型衬底硅片的当前阻值；温度确定模块，用于根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定所述P型衬底硅片 的当前阻值对应的温度，将确定的所述温度作为所述实体处于恒温的温度。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述阻值确定模块还用于在所述P型衬底硅片与所述实体持续接触一设定时间后，确定所述P型衬底硅片的当 前阻值之前，确定所述P型衬底硅片的阻值处于恒定状态，所述恒定状态为在单位时间内P 型衬底硅片的阻值的变化小于阈值。
全文摘要
本发明涉及半导体芯片工艺技术领域，特别涉及一种制作P型衬底硅片的方法以及测量温度的方法和装置，用于提高在金属淀积后退火工艺中检测问题的准确性。本发明实施例的方法包括将P型衬底硅片与处于恒温的实体持续接触；在所述P型衬底硅片与所述实体持续接触一设定时间后，确定所述P型衬底硅片的当前阻值；根据预先设置的阻值和温度的对应关系，确定所述P型衬底硅片的当前阻值对应的温度；将确定的所述温度作为所述实体处于恒温的温度。采用本发明实施例的方法能够提高生产的半导体晶圆的稳定性和生产的效率。
文档编号H01L21/265GK101770942SQ20081024731
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者刘其金, 李熙, 王焜 申请人:北大方正集团有限公司;深圳方正微电子有限公司