[发明专利]快速热处理中控制晶片温度的方法及其快速热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体芯片制造技术领域，涉及快速热处理（Rapid Thermal Process，RTP）方法，尤其涉及根据晶片的背面材料差异来控制快速热处理中的晶片温度的方法以及使用该控制方法的快速热处理方法。

背景技术

    在半导体工艺制程中，RTP工艺具有能快速并且均匀地加热晶片的特点，其通常被应用在离子注入之后的掺杂物活化及扩散、形成金属硅化物之后的回火处理以及栅极氧化层的回火处理等方面。

    随着半导体制程技术的不断发展，对RTP工艺中的温度控制精度要求也越来越高，以晶片在离子注入之后的RTP应用为例，随着特征尺寸的不断减小，低结深、高植入离子活化率的特性要求高温退火的温度精度越来越高。现有技术中，可以通过改进RTP装置的温度控制装置提高温度精度，但是，相对成本高。

    图1所示为现有技术的RTP装置的基本结构示意图。如图1所示，晶片20置于RTP装置的反应腔室11中，反应腔室11被外壳12包围形成，并且在反应腔室11周围设置了多个加热灯管13，通过控制加热灯管13，来实现热处理温度的控制。具体地，晶片20是置于热衬垫（hot liner）14之上。在RTP过程中，需要不断地测量晶片20的温度以使晶片20按预定的热处理过程进行高温处理。因此，RTP装置的温度控制装置部分还包括用于检测晶片温度的温度探测计15。在该实施例中，温度探测计15接收衬垫14背面发出的光线，根据该光线波长以及波长和温度的关系曲线而测得晶片的具体温度。明显地，这种测量晶片温度的方法没有考虑晶片20背面的材质的变化对其发出的光线的波长的影响。因此，在晶片20表面材料（例如背面材料）发生变化时，RTP装置的温度控制装置所采用的用来控制晶片温度的控温曲线并没有发生变化，而是，继续以原来的控温曲线来实现晶片的温度控制，晶片20的实际温度值是与控温曲线上所反映的温度存在误差。

    由于半导体芯片制造过程的多样性，在半导体制造流程的不同节点之后，晶片的背面材料可能会发生变化，例如，晶片的背面材料可能为多晶硅、氧化硅、氮化硅等。通过类似以上所述的RTP装置和方法进行RTP工艺时，明显地存在RTP工艺中某些晶片的温度难以控制准确的缺点，例如，晶片的背面材料为单晶硅片时，可以精确控制晶片的温度，而晶片的背面材料为多晶硅时，其晶片实际温度与目标温度发生较大误差。因此，处于半导体制造流程的不同节点的晶片之间的温度控制匹配性差。

发明内容

本发明的目的在于，提高RTP工艺中对晶片的温度控制的准确性。

为实现以上目的或者其它目的，本发明提供以下技术方案：

按照本发明的一方面，提供一种快速热处理中控制晶片温度的方法，其根据晶片的背面材料差异，选择相应的控温曲线来控制所述晶片的温度；

其中，所述控温曲线通过背面材料不同的试验晶片分别预先试验得到。 

按照本发明提供的控制晶片温度的方法的一实施例，其中，所述控温曲线包括初始控温曲线以及其它控温曲线，每条其它控温曲线相对初始控温曲线偏移一定温度值。

较佳地，所述初始控温曲线通过背面为单晶硅的晶片试验得出，所述其它控温曲线通过其相应试验晶片预先试验得到相对于所述初始控温曲线的偏移温度值。

具体地，所述其它控温曲线为三条，其分别为对应于试验晶片的背面材料分别为多晶硅、氧化硅、氮化硅的情形试验得到。

具体地，所述试验晶片的背面材料分别对应为多晶硅、氧化硅、氮化硅的控温曲线相对所述初始控温曲线的偏移温度值分别为+2℃、+5℃、+10℃。

较佳地，所述控温曲线的温度范围基本为600℃至1300℃。

所述选择为手动方式选择完成或者根据所述晶片所处的半导体制造流程的节点来自动选择完成。

具体地，所述晶片置于热衬垫之上，所述晶片的温度通过温度探测计接收所述热衬垫背面发出的光线的波长测量得出。

按照本发明的又一方面，提供一种快速热处理方法，用于使晶片在预定的温度和时间条件下进行热处理，其使用以上所述及的任一种控制晶片温度的方法来控制所述温度条件。

本发明的技术效果是，该发明充分考虑了晶片所处的半导体制造流程的节点的不同导致其背面材料的差异，通过晶片的背面材料来从不同的控温曲线中相应选择，从而可以实现不同节点处的晶片的RTP温度能精确控制，并且相对于改进硬件的方式成本低。

附图说明