一种提高器件性能均一性的方法
【技术领域】 W01] 本发明设及半导体集成电路制造技术领域，尤其设及互补金属氧化物(ComplementaryMetalOxideSemiconductor,简称CMO巧半导体器件工艺；更具体地说， 设及一种在半导体大规模生产过程中提高CMOS、电阻、双极型晶体管等器件性能均一性的 方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体制造技术的不断发展，特征尺寸越来越小，工艺难度越来越大。对于典 型的半导体CMOS器件而言，对其特性造成影响的因素也越来越多。比如，关键尺寸控制、离 子注入精度、热退火方式等各种工艺问题都会对CMOS器件的典型特性参数如开启电压、饱 和电流等产生明显的影响。运种影响造成了晶圆之间CMOS等器件性能的差异，当运种差异 超过一定的程度时就会对产品良率稳定性造成明显的负面影响。
[0003] 在整个半导体制造流程中，薄膜的形成基本有两种方式，一种是只在晶圆正面沉 积，运种沉积方式一般在腔体类的机台里进行，由于该种在机台里进行的沉积方式，晶圆背 面不暴露在薄膜沉积环境中，所W背面没有薄膜形成；另外一种是正反两面都沉积薄膜的 方式，运种正反两面都沉积薄膜方式的工艺一般在炉管机台里实现，而且，由于整片晶圆都 暴露在薄膜沉积环境里，所W正反两面都有薄膜形成。
[0004] 请参阅图1，图1所示为现有技术中经过典型的CMOS制造工艺流程后，晶圆正反两 面的薄膜结构和各层所采用的材料示意图。如图1所示，在完整的半导体工艺流程完成后， 晶圆背面留下的薄膜全部是在各种炉管工艺后形成，而且最后也没有被清洗等工艺去除掉 的。从衬底往下分别为栅氧化层，栅极多晶和侧墙氮化娃层。与此相对应的，晶圆正面留下 的薄膜从衬底往上分别为栅氧化层和栅极多晶，还有侧墙氮化娃层存在于栅极的两侧形成 了所谓的侧墙。 阳0化]在图1中，栅极侧墙形成后需进行CMOS器件所需的最后一个离子注入工艺（即源 漏离子注入工艺），随后还要进行的就是高溫快速热退火工艺，该高溫快速热退火工艺用来 活化注入的离子W形成可导电的源漏极。
[0006] 在上述传统工艺中，源漏离子注入工艺后的快速热退火工艺主要参数如溫度和时 间等是固定的，其不会根据不同晶圆的具体情况做动态调整。
[0007] 然而，本领域人员清楚，晶圆背面的薄膜厚度特别是侧墙氮化娃的厚度对晶圆在 快速热退火工艺过程中吸收热量的能力有着很大的影响，氮化娃厚度的波动直接影响晶圆 实际吸收的用来活化注入离子的热量，如图2所示，图2所示为晶背氮化娃厚度对晶圆吸热 能力的影响曲线示意图。
[0008] 请参阅图3,图3所示为晶圆吸热能力对器件性能的影响曲线示意图，如图所示， 晶圆吸收热量的能力又直接影响MOS器件的性能，图中明显看到随着吸热能力的增加源漏 极注入的离子被活化得越充分，最终使得MOS器件的速度越快。随着器件尺寸的不断减小， 运种因为热退火过程中吸热不一致导致的晶圆之间器件性能的波动逐渐成为了影响晶圆 间器件性能不一致性的重要原因。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提出一种提高器件性能均一性的方法，即根据晶圆背面薄膜材 料和厚度等因素对CMOS器件性能的影响，提出了一种在大规模生产过程中缩小晶圆之间 CMOS器件性能波动的方法；该方法通过对晶圆背面厚度的监控，针对不同厚度情况下晶圆 对快速热退火过程中的吸热能力的差异来对晶圆进行热量补偿，而且通过自动反馈控制系 统来实现。通过运种方法，晶圆之间的CMOS器件性能趋于一致，均一性得到有效提升，进而 可W提局广品的良率稳定性。
[0010] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0011] 一种提高器件性能均一性的方法，用于在半导体器件工艺流程完成后，晶圆背面 留下有在各种炉管工艺后形成且也没有被后续清洗工艺去除掉的薄膜，和/或存在于栅极 两侧侧墙的情况；所述薄膜具有第一厚度，所述侧墙具有第二厚度；包括如下步骤：
[0012] 步骤Sl:在进行半导体工艺流程前，建立所述晶圆背面的薄膜厚度和侧墙厚度对 晶圆在快速热退火过程中吸收热量能力的曲线；
[0013] 步骤S2 :在源漏极离子注入完成后和高溫快速热退火之前，对所述晶圆背面薄膜 的第一厚度和/或所述侧墙的第二厚度进行量测；
[0014] 步骤S3:根据所述晶圆背面的薄膜厚度和侧墙厚度对晶圆在快速热退火过程中 吸收热量能力的曲线，将量测到的所述第一和/或第二厚度，与对应的晶圆吸热能力进行 计算，确定一个适合运片晶圆的热退火工艺条件；
[0015] 步骤S4 :根据所述的热退火溫度值确定一个适合运片晶圆的热退火工艺条件进 行高溫快速热退火，W活化注入的离子来形成器件的源漏极。
[0016] 优选地，所述的退火工艺条件为溫度和/或时间。
[0017] 优选地，所述晶圆背面的薄膜和侧墙的材料为氮化娃。
[0018] 优选地，所述晶圆背面的薄膜厚度和侧墙厚度对晶圆在快速热退火过程中吸收热 量能力的曲线与所述晶圆背面的薄膜和侧墙的材料相关。
[0019] 优选地，所述步骤S3和步骤S4中退火工艺条件是根据工艺过程中实时反馈的所 述第一和/或第二厚度，进行动态地调整的。
[0020] 优选地，所述步骤S3和步骤S4中退火工艺条件是根据工艺过程中实时反馈的所 述第二厚度，进行动态地调整的。
[0021] 优选地，所述器件为CMOS器件或双极型晶体管。
[0022] 优选地，所述晶圆背面薄膜的第一厚度与所述侧墙的第二厚度相同。
[0023] 从上述技术方案可W看出，本发明提出一种提高器件性能均一性的方法，其首先 对晶圆背面的氮化娃厚度进行量测；然后根据该厚度与对应的晶圆吸热能力进行计算，动 态地确定一个适合运片晶圆的热退火溫度值；最后根据源漏极离子注入后的热退火溫度进 行调节和控制，有效地减小因晶圆背面氮化娃厚度对晶圆吸热的影响所带来的晶圆之间器 件性能的大幅波动。
[0024] 因此，很明显，通过本发明的方法，可W提高大规模量产中半导体产品良率的稳定 性。
【附图说明】
[00巧]图1所示为现有技术中经过典型的CMOS制造工艺流程后，晶圆正反两面的薄膜结 构和各层所采用的材料示意图 阳0%] 图2所示为晶背氮化娃厚度对晶圆吸热能力的影响曲线示意图
[0027]图3所示为晶圆吸热能力对器件性能的影响曲线示意图 [002引图4为本发明一种提高器件性能均一性的方法的流程示意图
[0029] 图5本发明工艺流程与传统工艺流程比较示意图
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图4-5,对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0031] 需要说明的是，本发明提出的技术方案用于在半导体CMOS器件工艺流程完成后， 晶圆背面留下有在各种炉管工艺后形成且也没有被后续清洗工艺去除掉的薄膜和/或存 在于栅极两侧侧墙的情况；该薄膜具有第一厚度，该侧墙具有第二厚度。当然，除了CMOS器 件外，其他器件如电阻，双极型晶体管等器件同样可W应用运一方法来提升器件性能的均 一性。
[0032] 请参阅图4,图4为本发明一种提高器件性能均一性的方法的流程示意图。如图4 所示，本实施例中的提高器件性能均一性的方法，具体包括如下步骤：
[0033] 步骤Sl:在进行半导体工艺流程前，建立晶圆背面的薄膜厚度和侧墙厚度对晶圆 在快速热退火过程中吸收热量能力的曲线。
[0034]本领域技术人员清楚，晶圆背面的薄膜厚度特别是侧墙氮化娃的厚度对晶圆在快 速热退火过程中吸收热量的能力有着很大的影响，并且，晶圆背面的薄膜厚度和侧墙厚度 对晶圆在快速热退