专利名称：监控退火机台温度的方法
监控退火机台温度的方法
技术领域：
本发明涉及半导体工艺监控方法，尤其涉及一种监控退火机台温度的方法。背景技术：
随着半导体制程的不断发展，金属硅化物作为一种可以降低接触电阻的介质层使 用越来越普遍。对半导体工艺中退火机台温度的监控需要有效的方法，目前退火机台温度 监控普遍使用注入控片，先期进行离子注入，然后退火激活后测量方块电阻，方块电阻对退 火机台具有一定的敏感性，因此方块电阻的变化可以反应出退火温度的变化，但是注入控 片通常需要在较高的温度下(>950°C)才可以激活并具有较高的敏感性，监控温度的范围 高于950°C，对低于此温度的退火机台温度监控缺乏一种有效的控制手段。
发明内容基于此，有必要提供一种用于低温监控的监控退火机台温度的方法。一种监控退火机台温度的方法，包括下列步骤在晶圆片表面形成钴金属层，与钴金属保护层；对所述晶圆片进行退火工艺，以形成钴硅化物层；对所述晶圆片进行刻蚀工艺，移除未反应形成钴硅化物层的所述钴金属层后，测 量所述钴硅化物层的电阻值；根据电阻值与温度值的对应关系数据库，得出监控温度值，再根据该监控温度值 监控退火机台温度。优选地，防止所述钴金属被氧化的所述钴金属保护层覆盖于所述钴金属层。优选地，所述钴金属保护层为钛层或氮化钛层或钛层和氮化钛层结合。优选地，所述钴金属层厚度为60人 150 A。优选地，所述钛层厚度为100人。优选地，所述氮化钛层厚度为100人 200 A。优选地，所述钛层和氮化钛层结合为所述钛层覆盖于所述氮化钛层，所述氮化钛 层覆盖于所述钛层。优选地，所述监控温度值为550°C 610°C。优选地，所述钴金属层采用低温化学气相沉积或物理气相沉积制得。优选地，所述退火工艺采用500°C 900°C的退火温度进行快速退火。上述监控退火机台温度的方法，采用钴金属沉积在晶圆片上经退火工艺和刻蚀工 艺处理后，测量其形成的钴硅化物方块电阻值，并利用所述钴硅化物方块电阻与温度值的 对应关系获取对应温度值，再利用该温度值实现对退火机台温度的监控，因钴硅化物的方 块电阻对退火温度敏感区间为500°C 900°C，该温度区间在退火机台温度监控中属于低 温范畴，因此实现了退火机台的低温监控实现了低温退火机台温度的监控，保证退火机台 低温温度的稳定。
图1为一实施例中钴金属层与钴金属保护层剖面示意图。图2为另一实施例中钴金属层与钴金属保护层剖面示意图。图3为另一实施例中钴金属层与钴金属保护层剖面示意图。图4为一实施例的钴硅化物方块电阻与温度关系曲线图。
具体实施方式在半导体工艺进入0. 18微米以下制程的时候，钴硅化物(Co Salicide)作为一种 新型的金属硅化物而广泛使用。与钛硅化物(Ti Salicide)最大的不同在于，Co Salicide 的退火温度较低，在500°C 900°C之间，这样的温度区间对快速退火机台属于低温控制范 畴。Co Mlicide发生相转变(从高阻相CoSi转变成低阻相CoSi2)的温度区间为550°C 610°C，因此钴硅化物层方块电阻阻值会发生很大的变化，即钴硅化物方块电阻对这个区间 的退火温度非常敏感。其中，Co Mlicide相转变温度区间的中心温度为570°C。一种监控退火机台温度的方法，包括以下步骤(1)在监控晶圆片表面沉积钴(Co)金属层与钴(Co)金属保护层；如图1为一实施例中钴金属层30与钴金属保护层20剖面示意图。沉积前，需对 监控晶圆片进行处理，必须保证沉积前的控制片上没有SiO2残留，必须是洁净的Si表面。 否则的话，钴就不会与Si进行反应生成金属硅化物。对监控晶圆片处理后，在监控晶圆片 表面采用化学气相沉积法或物理气相沉积法将钴金属沉积于晶圆片表面形成钴金属层30， 同时在钴金属层30表面沉积钴金属保护层20，因为钴金属对用氧环境比较敏感，采用钴金 属保护层来保护钴金属不被氧化。钴金属保护层20可以为钛(Ti)层21、氮化钛(TiN)层 23、钛(Ti)层21和氮化钛层(TiN) 23的结合或其他防钴金属被氧化的材料。钴金属层30 沉积的厚度一般为60A~150 A, TiN层23沉积的厚度一般为IOOA 200 A ,Ti层21沉 积厚度一般为100 A左右。采用上述厚度范围，既能够控制成本，又便于测得阻值。本实施例中，钴金属保护层采用钛(Ti)层21和氮化钛(TiN)层23结合。所述钴 金属层沉积厚度为80 A;所述TiN层覆盖于所述钴金属层，厚度为150人；所述Ti层覆盖于 所述TiN层，厚度为100 A。图2为另一实施例中钴金属层与钴金属保护层剖面示意图。钴金属保护层采用 TiN层23，所述TiN层23覆盖于所述钴金属层，其厚度为200 A。图3为另一实施例中钴金属层与钴金属保护层剖面示意图。钴金属保护层采用Ti 层21，所述Ti层21覆盖于所述钴金属层，其厚度为100 A。(2)对监控晶圆片进行低温快速退火工艺，以形成钴硅化物层；在对监控晶圆片进行低温快速退火工艺时，采用两道快速退火工艺处理，退火工 艺采用500°C 900°C的退火温度进行退火，退火形成的Co硅化物为CoSi和/或CoSi2。(3)对监控晶圆片进行刻蚀工艺，移除未反应形成钴硅化物层的钴金属层后，测量 所述钴硅化物层的电阻值；监控晶圆片经过退火工艺后，进行刻蚀工艺，移除未反应形成钴硅化物层的钴金 属层，然后测量所述钴硅化物的电阻值，即钴硅化物方块电阻值。
(4)根据电阻值与温度值的对应关系，得出监控温度值，通过监控温度值实现退火 机台温度监控。测量获取钴硅化物的电阻值后，根据钴硅化物的电阻值与温度值的对应关系数据 库，获取相对应的监控温度值，然后通过监控温度值对退火机台温度进行监控。一般退火机 台的监控温度值选取在CoSi向CoSi2转变的温度区间。钴硅化物的电阻值与温度值的对 应关系应该针对沉积钴金属及钴金属保护层的厚度在每一台需要进行温度监控的热退火 机台上测得，并记录建立数据库，作为日后进行温度监控的依据，其中，钴金属及钴金属保 护层的沉积厚度不会影响CoSi到CoSi2的相变温度区间，只是会影响监控温度处的电阻阻 值。图4为一实施例的钴硅化物方块电阻与温度关系曲线图，其中，钴金属层30沉积 厚度为80 A, TiN层23厚度为150A,Ti层21厚度为100 A,根据测得的钴硅化物的方块电 阻阻值，可以从该钴硅化物的电阻值与温度值的对应关系图表中查找对应的温度值。因为 Co Mlicide相转变温度区间的中心温度为570°C，优选地，采用该温度值作为监控退火机 台温度稳定性的温度值，来实现对退火机台温度的监控。上述监控退火机台温度的方法，采用钴金属沉积在晶圆片上经退火工艺和刻蚀工 艺处理后，测量其形成的钴硅化物方块电阻值，并利用所述钴硅化物方块电阻与温度值的 对应关系获取对应温度值，再利用该温度值实现对退火机台温度的监控，因钴硅化物的方 块电阻对退火温度敏感区间为500°C 900°C，该温度区间在退火机台温度监控中属于低 温范畴，因此实现了退火机台的低温监控；钴金属及钴金属保护层采用沉积的方法覆盖于 晶圆片表面，形成的钴硅化物方块电阻的均勻性容易控制，容易调整温度均勻性；采用与产 品流程相近的方法，能在优化产品菜单时比较接近产品的真实情况。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种监控退火机台温度的方法，其特征在于包括下列步骤 在晶圆片表面形成钴金属层，与钴金属保护层；对所述晶圆片进行退火工艺，以形成钴硅化物层；对所述晶圆片进行刻蚀工艺，移除未反应形成钴硅化物层的所述钴金属层后，测量所 述钴硅化物层的电阻值；根据电阻值与温度值的对应关系数据库，得出监控温度值，再根据该监控温度值监控 退火机台温度。
2.根据权利要求1所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述钴金属保护层 覆盖于所述钴金属层，以防止所述钴金属层被氧化。
3.根据权利要求1或2所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述钴金属保 护层为钛层或氮化钛层或钛层和氮化钛层结合。
4.根据权利要求1所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述钴金属层厚度 为60 A 150入。
5.根据权利要求3所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述钛层厚度为100 A。
6.根据权利要求3所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述氮化钛层厚度 为 100 A 200 A0
7.根据权利要求3所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述钛层和氮化钛 层结合为所述钛层覆盖于所述氮化钛层，所述氮化钛层覆盖于所述钛层。
8.根据权利要求1所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述监控温度值为 550 610 。
9.根据权利要求1所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述钴金属层采用 化学气相沉积或物理气相沉积制得。
10.根据权利要求1所述的监控退火机台温度的方法，其特征在于所述退火工艺采用 500°C 900°C的退火温度进行快速退火。
全文摘要
本发明涉及一种监控退火机台温度的方法，其特征在于包括下列步骤在晶圆片表面形成钴金属层，与钴金属保护层；对所述晶圆片进行退火工艺，以形成钴硅化物层；对所述晶圆片进行刻蚀工艺，移除未反应形成钴硅化物层的所述钴金属层后，测量所述钴硅化物层的电阻值；根据电阻值与温度值的对应关系数据库，得出监控温度值，再根据该监控温度值监控退火机台温度。采用上述监控退火机台温度的方法，利用钴硅化物方块电阻对退火机台的敏感温度为500℃～900℃的特性，实现了退火机台低温监控，且能够客观的反映退火机台低温制程的稳定性；采用沉淀法沉积金属，能够容易控制方块电阻的均匀性和容易调整温度的均匀性。
文档编号H01L21/66GK102054655SQ20091010990
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者周祖源, 孟昭生, 李健 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司