專利名稱：監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，特別涉及一種使用金屬硅化物來監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法。
背景技術(shù)：
退火(Annealing)是冶金材料工藝?yán)锍Ｒ姷囊环N工藝技術(shù)。它的目的是消除材料里(尤其是金屬材料)因缺陷所累積的內(nèi)應(yīng)力。使用的方法是將被退火材料置于適當(dāng)?shù)母邷叵乱欢螘r(shí)間，利用熱能，使材料內(nèi)的原子有能力進(jìn)行晶格位置的重排，以降低材料內(nèi)的缺陷密度(DefectDensity)。
而材料主要的缺陷來源于芯片邊界(Grain Boundary)、位錯(cuò)(Dislocation)及各種的點(diǎn)缺陷(Point Defects)等，材料的缺陷或結(jié)構(gòu)對(duì)材料本身電子性質(zhì)將產(chǎn)生重要的影響，因此，退火工藝在半導(dǎo)體工藝上的應(yīng)用主要著眼于恢復(fù)或是改善材料的電子性質(zhì)。
但現(xiàn)今的快速退火工藝所能監(jiān)控的退火狀態(tài)溫度的最低值是900℃，而材料的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度往往低于所述溫度，因此本發(fā)明針對(duì)上述問題提出一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，來解決上述低溫快速退火工藝不易監(jiān)控的技術(shù)問題，并進(jìn)而降低材料因退火工藝不穩(wěn)定而導(dǎo)致電子性質(zhì)失效的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，它能夠有效地監(jiān)控工藝時(shí)園片的熱退火工藝狀態(tài)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，它能夠簡便且快速的判斷熱退火工藝效果。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，它能夠使用來監(jiān)控的園片重復(fù)再使用，有效達(dá)到資源回收再利用，并降低工藝成本。
為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，它包括下列步驟提供一園片；在所述園片上形成一非晶質(zhì)硅層，再在非晶質(zhì)硅層上形成一金屬層；對(duì)所述園片進(jìn)行一低溫快速熱退火工藝，使非晶質(zhì)硅層與金屬層反應(yīng)形成一金屬硅化物層；測量所述金屬硅化物層的薄層電阻值，即可得所述低溫快速熱退火工藝的效果，為處于較低溫度而難以監(jiān)控的低溫快速熱退火工藝提供了一個(gè)簡單容易的監(jiān)控方法。
本發(fā)明的有益效果是它能夠有效地監(jiān)控工藝時(shí)園片的熱退火工藝狀態(tài)，簡便且快速的判斷熱退火工藝效果，并能夠使用來監(jiān)控的園片重復(fù)使用，有效達(dá)到資源回收再利用，降低了工藝的成本。


圖1至圖3為本發(fā)明的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法示意圖。
圖4為本發(fā)明的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法的另一實(shí)施方案的示意圖。
標(biāo)號(hào)說明10園片12非晶質(zhì)硅層14金屬層16金屬硅化物層18鈍化層具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)到的有益效果。
首先，先聲明本發(fā)明在此以監(jiān)控450℃~650℃的低溫快速熱退火工藝為例，并使用對(duì)此溫度間隔較為敏感的C-49晶相的硅化鈦(TiSi2)作為監(jiān)控所述低溫快速熱退火工藝效果的金屬硅化物來說明本發(fā)明，因此根據(jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)有的認(rèn)識(shí)，許多的步驟是可以改變的，如監(jiān)控溫度范圍，與金屬層的材質(zhì)種類等，這些一般的替換仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
如圖1所示，先以低壓化學(xué)氣相沉積法(LPVCD)或以硅離子或鍺離子為摻雜離子進(jìn)行離子注入，在園片10上形成一非晶質(zhì)硅層12，其中所述園片10可以為一控片，然后在非晶質(zhì)硅層12上形成一材質(zhì)為鈦的金屬層14，再以450℃~650℃的工藝溫度對(duì)園片10進(jìn)行一低溫快速熱退火工藝，使金屬層14與非晶質(zhì)硅層12接觸表面產(chǎn)生反應(yīng)形成斜方底心結(jié)構(gòu)的C49晶相的鈦金屬硅化物16。
請(qǐng)參閱圖2，對(duì)園片10進(jìn)行一刻蝕工藝，來移除未反應(yīng)形成金屬硅化物的金屬層14，形成如圖3所示的結(jié)構(gòu)，其中所述刻蝕工藝可為以NH4OH/H2O2/H2O或H2SO4/H2O2作為刻蝕劑的濕刻蝕，最后，測量所述鈦金屬硅化物的薄層電阻值(sheet resistance)，通過所述薄層電阻值判斷金屬硅化物是否維持在C49晶相的鈦金屬硅化物的薄層電阻值，即可得知所述低溫快速退火工藝的效果。
此時(shí)，因?yàn)榻饘俟杌镏粫?huì)形成于金屬層與非晶質(zhì)相接觸的表面，所以園片的摻雜種類、金屬層的厚度并不會(huì)對(duì)金屬硅化物結(jié)構(gòu)造成影響，所以本發(fā)明可以更廣泛的適用于任何須進(jìn)行低溫快速熱退火工藝的步驟，不會(huì)因工藝差異(如摻雜離子種類不同等)而需使用不同監(jiān)控方式的問題。
再者，請(qǐng)參閱圖4，為讓作為監(jiān)控的園片10可回收再次使用，可在形成非晶質(zhì)硅層12前先形成一材質(zhì)為氮化硅的鈍化層18，形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)，使測量完薄層電阻值后的鈦金屬硅化物層16，在利用刻蝕方式移除時(shí)，刻蝕液不會(huì)對(duì)園片10表面產(chǎn)生侵蝕。
綜上所述，本發(fā)明為一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，它利用C-49晶相的金屬硅化物會(huì)因?yàn)闊崮軐?dǎo)致晶格重新排列，使得薄層電阻值產(chǎn)生顯著的變化，來監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的成效，它對(duì)于通常對(duì)低溫快速熱退火工藝難以控制的問題提出一簡單的方式來解決，使低溫快速熱退火過程的控制更具效率與簡便。
以上所述的實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本專利的范圍并不僅局限于上述具體實(shí)施例，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于包括下列步驟提供一園片；在所述園片上依序形成一非晶質(zhì)硅層，與一金屬層；對(duì)所述園片進(jìn)行一低溫快速退火工藝，以形成一金屬硅化物層；以及對(duì)所述園片進(jìn)行一刻蝕工藝，以移除未反應(yīng)的所述金屬層后，測量所述金屬硅化物層的電阻值，由電阻值的變化即可得知低溫快速熱退火工藝的效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于所述金屬層的材質(zhì)為鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于所述低溫快速退火工藝的工藝溫度為450℃~650℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于所述金屬硅化物層為C49晶相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于所述非晶質(zhì)硅層利用低溫化學(xué)氣相沉積制得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于所述非晶質(zhì)硅層利用離子注入法制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于在形成所述非晶質(zhì)硅層前，可在所述園片上先形成一鈍化層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于所述鈍化層的材質(zhì)為氮化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，其特征在于所述園片為一控片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種監(jiān)控低溫快速熱退火工藝的方法，它利用在低溫時(shí)非晶質(zhì)硅層與金屬層的接觸表面會(huì)形成一對(duì)溫度相當(dāng)敏感的金屬硅化物，再通過測量金屬硅化物的薄層電阻值來監(jiān)控所述低溫快速熱退火工藝的穩(wěn)定性。有效地監(jiān)控工藝時(shí)園片的熱退火工藝狀態(tài)，并能簡便且快速的判斷熱退火工藝效果，使得用來監(jiān)控的園片能夠重復(fù)使用，降低了工藝的成本。
文檔編號(hào)H01L21/324GK1676626SQ20041001741
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者江瑞星 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司