提高晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性的方法

摘要

本发明提供了一种提高晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性的方法，该方法对产品晶圆上各个区域的工作电流进行测量，得到产品晶圆边缘区域与中心区域具有差异的工作电流，这样通过对产品晶圆的边缘温度的补偿，得到产品晶圆表面一致的工作电流。采用本发明的方法大大提高了产品晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术，特别涉及一种提高晶圆上源漏极退火 时工作电流均匀性的方法。

背景技术

在半导体器件制造的前段工艺中，包括对半导体器件的源漏极退火的工序。 具体地，就是对半导体衬底进行源漏极的离子注入后，将源漏极的温度迅速升 高到一个高温，然后维持源漏极在该高温预定时间，最后将源漏极从该高温迅 速降下来的的过程。通过退火过程可以控制半导体器件的工作电流，工作电流 要求有一定的规格，不符合规格的工作电流，其半导体器件是失效的。所述半 导体器件是否失效，即工作电流是否符合规格，是经过晶圆允收测试(WAT) 的电性测试得到的。

现有技术中提高晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性的方法，包括以下步 骤：

步骤11、按照源漏极离子注入的剂量，对第一晶圆控片进行离子注入，并 对所述进行离子注入的晶圆控片进行退火。晶圆控片是没有经过工艺加工的平 整晶圆硅片。

步骤12、测量经过退火的第一晶圆控片各个区域的方块电阻值(Rs)。

通常，晶圆以其圆形中心为圆心画不同半径的同心圆，晶圆表面被划分为 多个区域。每个区域都进行多次Rs的测量，得到每个区域具有的不同Rs平均 值。理论上讲，晶圆控片各个区域的Rs值应该是一致的，但由于注入机台以及 进行退火的机台本身的限制，导致各个区域的Rs值不同。

其中，各个区域的Rs值都是通过量测机台测量得到，此为现有技术，在此 不再赘述。

步骤13、仍然按照源漏极离子注入的剂量，对第二晶圆控片进行离子注入， 根据所述第一晶圆控片各个区域的方块电阻值，为得到第二晶圆控片各个区域 均匀的方块电阻值，调整对应第二晶圆控片各个区域的退火温度。

其中，调整对应第二晶圆控片各个区域的退火温度，一种方法是将第二晶 圆控片放置在上方具有不同温度加热灯泡的退火机台内，各区域按照不同的温 度进行快速热退火(RTP)，具体退火过程为现有技术，不再赘述。

现有技术中，为提高晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性，本步骤是关键 的一步，根据U＝IR，在电压一定的情况下，电阻R相同，则电流I相同，所以 当得到第二晶圆控片各个区域均匀的方块电阻值后，就认为此时工作电流均匀 性已经通过步骤13调整好，在第二晶圆控片各个区域得到均匀的方块电阻值后， 当把第二晶圆控片各个区域的的退火温度转移到产品晶圆上，也能达到同样的 效果，因此执行步骤14、根据第二晶圆控片上各个区域的退火温度在产品晶圆 上进行退火处理。产品晶圆为其上已经分布了器件的晶圆，最终可以经过多道 工序成为成品，所以在产品晶圆上进行退火处理，意味着开始进行批量处理， 要加工成品，因此这里产品晶圆一般为多片。

步骤13通过调整退火温度的方法，改变第二晶圆控片上各个区域内的Rs， 使得第二晶圆控片上各个区域内的Rs趋于一致。根据经验表明，Rs值与温度T 具有成反比的关系，即温度越高，得到的Rs值越低。所以为使得第二晶圆控片 上各个位置上的Rs趋于一致，根据第二晶圆控片上的平均Rs值，将其上Rs高 于平均值的区域温度升高，或者将其上Rs低于平均值的区域温度降低，从而得 到第二晶圆控片各个区域均匀的方块电阻值。

经过上述步骤，按照第二晶圆控片上各个区域的退火温度在产品晶圆上进 行退火处理后，对产品晶圆进行WAT电性测试会发现，产品晶圆边缘的工作电 流会超出预定规格，可能大于晶圆中心位置的电流，也可能小于晶圆中心位置 的电流。根据公知常识可以知道，电流与电阻具有成反比的关系，这就意味着 晶圆边缘的Rs小于中心位置的Rs，或者晶圆边缘的Rs大于中心位置的Rs，也 就是说步骤13的调温，虽然在晶圆控片上将Rs调节均匀，但并不足以使得产 品晶圆上的Rs也具有均匀性。由于产品晶圆才是真正进行成品生产的晶圆，所 以关键有意义的是使产品晶圆上的Rs具有均匀性，即使产品晶圆上的工作电流 具有均匀性。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：如何进一步提高产品晶圆上源漏 极退火时工作电流均匀性。

为解决上述具体化技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明提供了一种提高晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性的方法，该方法 包括：

对第一晶圆控片进行离子注入并退火；

测量经过退火的第一晶圆控片各个区域的方块电阻值；

对第二晶圆控片进行所述离子注入后，根据所述第一晶圆控片各个区域的方 块电阻值，为得到第二晶圆控片各个区域均匀的方块电阻值，调整对应第二晶 圆控片各个区域的退火温度；

根据第二晶圆控片上各个区域的退火温度在第一产品晶圆上进行退火处理 后，测量第一产品晶圆各个区域的工作电流，得到第一产品晶圆边缘区域与中 心区域的工作电流差；

对第三晶圆控片进行所述离子注入后，根据所述第一产品晶圆边缘区域与中 心区域的工作电流差，调整对应第三晶圆控片上边缘区域的退火温度；

根据第三晶圆控片上各个区域的退火温度在第二产品晶圆上进行退火处理。

所述第一产品晶圆边缘区域为晶圆圆周向内10毫米的范围。

所述调整对应第三晶圆控片上边缘区域的退火温度为：

当第一产品晶圆边缘区域比中心区域的工作电流低时，将第三晶圆控片上边 缘区域的退火温度升高3～10摄氏度；

当第一产品晶圆边缘区域比中心区域的工作电流高时，将第三晶圆控片 上边缘区域的退火温度降低3～10摄氏度。

由上述的技术方案可见，本发明对第一产品晶圆上各个区域的工作电流 进行测量，得到第一产品晶圆边缘区域与中心区域的工作电流差，这样通过 对第三晶圆控片边缘区域的工作电流进行调整，即调整第三晶圆控片边缘区 域的退火温度，达到与中心区域一致的工作电流，最后将第三晶圆控片上各 个区域的退火温度转移到第二产品晶圆上，就可以得到第二产品晶圆表面一 致的工作电流。与现有技术中只对晶圆控片上各个区域的工作电流进行测量， 进行温度调整相比，大大提高了产品晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性。

附图说明

图1为本发明提高晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性的方法的流程示 意图。

图2为按照现有技术的方法对产品晶圆进行WAT电性测试得到的器件 工作频率分布图，以及按照本发明的方法对产品晶圆进行WAT电性测试得 到的器件工作频率分布图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并 举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于 说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发 明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺 寸。

本发明提高晶圆上源漏极退火时工作电流均匀性的方法的流程示意图如图 1所示，其包括以下步骤：

步骤21、对第一晶圆控片进行离子注入并退火。

与现有技术相同，对第一晶圆控片进行离子注入的剂量，就是按照实际源漏 极的离子注入剂量。

步骤22、测量经过退火的第一晶圆控片各个区域的方块电阻值。

通常，晶圆以其圆形中心为圆心画不同半径的同心圆，晶圆表面被划分为多 个区域。每个区域都进行多次Rs的测量，得到每个区域具有的不同Rs平均值。 理论上讲，晶圆控片各个区域的Rs值应该是一致的，但由于注入机台以及进行 退火的机台本身的限制，导致各个区域的Rs值不同。

步骤23、对第二晶圆控片进行所述离子注入后，根据所述第一晶圆控片各 个区域的方块电阻值，为得到第二晶圆控片各个区域均匀的方块电阻值，调整 对应第二晶圆控片各个区域的退火温度。这里对第二晶圆控片进行所述离子注 入，指的是仍然按照步骤21中离子注入的剂量进行。

根据经验表明，Rs值与温度T具有成反比的关系，即温度越高，得到的Rs 值越低。所以为使得第二晶圆控片上各个位置上的Rs趋于一致，根据第二晶圆 控片上的平均Rs值，将其上Rs高于平均值的区域温度升高，或者将其上Rs低 于平均值的区域温度降低，从而得到第二晶圆控片各个区域均匀的方块电阻值。

步骤21至23与现有技术相同，如果至此就按照第二晶圆控片的退火温度在 产品晶圆上进行批量处理，此时就会出现现有技术中所述的产品晶圆上的工作 电流均匀性不高的问题，所以继续进行后续步骤：

步骤24、根据第二晶圆控片上各个区域的退火温度在第一产品晶圆上进行 退火处理后，测量第一产品晶圆各个区域的工作电流，得到第一产品晶圆边缘 区域与中心区域的工作电流差。

具体地，晶圆边缘的范围指的是晶圆圆周向内10毫米的范围。例如对于半 径为150毫米的晶圆，其晶圆边缘的范围就是140～150毫米的区域内。

需要说明的是，WAT电性测试中产品晶圆的各个位置的工作电流是通过对 晶圆切割道上的测试图形的频率测量得到的，频率与所述电流具有一定的对应 关系，频率与电流成正比，可以正确地反映电流的大小。

步骤25、对第三晶圆控片进行所述离子注入后，根据所述第一产品晶圆边 缘区域与中心区域的工作电流差，调整对应第三晶圆控片上边缘区域的退火温 度。这里对第三晶圆控片进行所述离子注入，指的是仍然按照步骤21中离子注 入的剂量进行。其中，调整对应第三晶圆控片上边缘区域的退火温度指的是以 中心区域的工作电流为标准，将边缘区域的工作电流进行调整得到与中心区域 一致的工作电流。如果边缘区域的工作电流低，就将边缘区域的退火温度升高， 同理，如果边缘区域的工作电流高，就将边缘区域的退火温度降低。

具体地，本发明将晶圆边缘区域的温度变化3～10摄氏度，也就是说当第一 产品晶圆边缘区域比中心区域的工作电流低的时候，就将晶圆边缘区域的温度 升高3～10摄氏度；当第一产品晶圆边缘区域比中心区域的工作电流高的时候， 就将晶圆边缘区域的温度降低3～10摄氏度。升高或者降低的具体温度可以根 据经验值，或者多次试验得到。

根据经验，优选为将晶圆边缘区域的温度变化3～5摄氏度，就可以克服现 有技术的缺陷。

步骤26、根据第三晶圆控片上各个区域的退火温度在第二产品晶圆上进行 退火处理。也就是说将第三晶圆控片上各个区域的退火温度转移到第二产品晶 圆上，即第三晶圆控片上各个区域的退火温度与第二产品晶圆对应相同。本发 明该步骤意味着在产品晶圆上进行批量处理，加工成品。

上述第一晶圆控片、第二晶圆控片、第三晶圆控片以及第一产品晶圆和第二 产品晶圆都指的是同一种产品，只是晶圆控片会在相应步骤执行完毕后丢弃， 而产品晶圆会最终制作成品。

图2为按照现有技术的方法对产品晶圆进行WAT电性测试得到的器件工作 频率分布图，以及按照本发明的方法对产品晶圆进行WAT电性测试得到的器件 工作频率分布图。

其中，现有技术方法得到的器件工作频率曲线用A表示，本发明方法在 第一产品晶圆边缘区域比中心区域的工作电流低的时候，将晶圆边缘区域的 温度分别升高3摄氏度和5摄氏度后得到的器件工作频率曲线分别用B和C 表示。横坐标为频率，纵坐标为从晶圆上各位置测得的频率所出现的概率值。 从图中可以看出，经过本发明的方法，曲线B和C都比较收敛，基本不存在 分布在频率较低范围内的点，而曲线A中分布在低频范围内的概率较大，说 明现有技术晶圆上多个位置的工作电流偏低，超出预定规格，即工作电流均 匀性很差。而本发明恰好克服了这种缺陷，从产品晶圆的各个位置测试得到 的工作电流大致相同，也不存在产品晶圆边缘的工作电流超出预定规格的缺 陷，也就是说，本发明的方法已经大大提高了产品晶圆上源漏极退火时工作 电流均匀性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明保护的范围之内。