監控低溫快速熱退火工藝的方法
2023-06-22 19:56:11 1
專利名稱：監控低溫快速熱退火工藝的方法
技術領域：
本發明涉及一種監控低溫快速熱退火工藝的方法，特別涉及一種使用金屬矽化物來監控低溫快速熱退火工藝的方法。
背景技術：
退火(Annealing)是冶金材料工藝裡常見的一種工藝技術。它的目的是消除材料裡(尤其是金屬材料)因缺陷所累積的內應力。使用的方法是將被退火材料置於適當的高溫下一段時間，利用熱能，使材料內的原子有能力進行晶格位置的重排，以降低材料內的缺陷密度(DefectDensity)。
而材料主要的缺陷來源於晶片邊界(Grain Boundary)、位錯(Dislocation)及各種的點缺陷(Point Defects)等，材料的缺陷或結構對材料本身電子性質將產生重要的影響，因此，退火工藝在半導體工藝上的應用主要著眼於恢復或是改善材料的電子性質。
但現今的快速退火工藝所能監控的退火狀態溫度的最低值是900℃，而材料的結構轉變溫度往往低於所述溫度，因此本發明針對上述問題提出一種監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控的技術問題，並進而降低材料因退火工藝不穩定而導致電子性質失效的危險。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種監控低溫快速熱退火工藝的方法，它能夠有效地監控工藝時園片的熱退火工藝狀態。
本發明的另一目的在於提供一種監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。
本發明的再一目的在於提供一種監控低溫快速熱退火工藝的方法，它能夠使用來監控的園片重複再使用，有效達到資源回收再利用，並降低工藝成本。
為達上述的目的，本發明提供一種監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矽層，再在非晶質矽層上形成一金屬層；對所述園片進行一低溫快速熱退火工藝，使非晶質矽層與金屬層反應形成一金屬矽化物層；測量所述金屬矽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，為處於較低溫度而難以監控的低溫快速熱退火工藝提供了一個簡單容易的監控方法。
本發明的有益效果是它能夠有效地監控工藝時園片的熱退火工藝狀態，簡便且快速的判斷熱退火工藝效果，並能夠使用來監控的園片重複使用，有效達到資源回收再利用，降低了工藝的成本。
圖1至圖3為本發明的監控低溫快速熱退火工藝的方法示意圖。
圖4為本發明的監控低溫快速熱退火工藝的方法的另一實施方案的示意圖。
標號說明10園片12非晶質矽層14金屬層16金屬矽化物層18鈍化層具體實施方式
以下結合附圖及實施例進一步說明本發明的結構特徵及所達到的有益效果。
首先，先聲明本發明在此以監控450℃~650℃的低溫快速熱退火工藝為例，並使用對此溫度間隔較為敏感的C-49晶相的矽化鈦(TiSi2)作為監控所述低溫快速熱退火工藝效果的金屬矽化物來說明本發明，因此根據本領域的普通技術人員應有的認識，許多的步驟是可以改變的，如監控溫度範圍，與金屬層的材質種類等，這些一般的替換仍在本發明的保護範圍之內。
如圖1所示，先以低壓化學氣相沉積法(LPVCD)或以矽離子或鍺離子為摻雜離子進行離子注入，在園片10上形成一非晶質矽層12，其中所述園片10可以為一控片，然後在非晶質矽層12上形成一材質為鈦的金屬層14，再以450℃~650℃的工藝溫度對園片10進行一低溫快速熱退火工藝，使金屬層14與非晶質矽層12接觸表面產生反應形成斜方底心結構的C49晶相的鈦金屬矽化物16。
請參閱圖2，對園片10進行一刻蝕工藝，來移除未反應形成金屬矽化物的金屬層14，形成如圖3所示的結構，其中所述刻蝕工藝可為以NH4OH/H2O2/H2O或H2SO4/H2O2作為刻蝕劑的溼刻蝕，最後，測量所述鈦金屬矽化物的薄層電阻值(sheet resistance)，通過所述薄層電阻值判斷金屬矽化物是否維持在C49晶相的鈦金屬矽化物的薄層電阻值，即可得知所述低溫快速退火工藝的效果。
此時，因為金屬矽化物只會形成於金屬層與非晶質相接觸的表面，所以園片的摻雜種類、金屬層的厚度並不會對金屬矽化物結構造成影響，所以本發明可以更廣泛的適用於任何須進行低溫快速熱退火工藝的步驟，不會因工藝差異(如摻雜離子種類不同等)而需使用不同監控方式的問題。
再者，請參閱圖4，為讓作為監控的園片10可回收再次使用，可在形成非晶質矽層12前先形成一材質為氮化矽的鈍化層18，形成如圖4所示的結構，使測量完薄層電阻值後的鈦金屬矽化物層16，在利用刻蝕方式移除時，刻蝕液不會對園片10表面產生侵蝕。
綜上所述，本發明為一種監控低溫快速熱退火工藝的方法，它利用C-49晶相的金屬矽化物會因為熱能導致晶格重新排列，使得薄層電阻值產生顯著的變化，來監控低溫快速熱退火工藝的成效，它對於通常對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。
以上所述的實施例僅為了說明本發明的技術思想及特點，其目的在使本領域的普通技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，本專利的範圍並不僅局限於上述具體實施例，即凡依本發明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於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矽層，與一金屬層；對所述園片進行一低溫快速退火工藝，以形成一金屬矽化物層；以及對所述園片進行一刻蝕工藝，以移除未反應的所述金屬層後，測量所述金屬矽化物層的電阻值，由電阻值的變化即可得知低溫快速熱退火工藝的效果。
2.根據權利要求1所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於所述金屬層的材質為鈦。
3.根據權利要求2所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於所述低溫快速退火工藝的工藝溫度為450℃~650℃。
4.根據權利要求1所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於所述金屬矽化物層為C49晶相。
5.根據權利要求1所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於所述非晶質矽層利用低溫化學氣相沉積製得。
6.根據權利要求1所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於所述非晶質矽層利用離子注入法製得。
7.根據權利要求1所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於在形成所述非晶質矽層前，可在所述園片上先形成一鈍化層。
8.根據權利要求7所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於所述鈍化層的材質為氮化矽。
9.根據權利要求1所述的監控低溫快速熱退火工藝的方法，其特徵在於所述園片為一控片。
全文摘要
本發明提供一種監控低溫快速熱退火工藝的方法，它利用在低溫時非晶質矽層與金屬層的接觸表面會形成一對溫度相當敏感的金屬矽化物，再通過測量金屬矽化物的薄層電阻值來監控所述低溫快速熱退火工藝的穩定性。有效地監控工藝時園片的熱退火工藝狀態，並能簡便且快速的判斷熱退火工藝效果，使得用來監控的園片能夠重複使用，降低了工藝的成本。
文檔編號H01L21/324GK1676626SQ20041001741
公開日2005年10月5日 申請日期2004年4月1日 優先權日2004年4月1日
發明者江瑞星 申請人:上海宏力半導體製造有限公司