專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別涉及用RTP(快速熱處理)系統(tǒng)對(duì)半導(dǎo)體晶片有效進(jìn)行熱處理的方法。
用RTP設(shè)備代替襯底溫度較慢升高和降低的成批熱處理設(shè)備進(jìn)行熱處理，熱處理中使用可以按每秒鐘10℃的速度升高溫度的RTP設(shè)備。按此方式，可以用離子注入和熱處理形成淺結(jié)。
用RTP設(shè)備的情況下，各種技術(shù)都可以用在熱處理的方法和設(shè)備中，以使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度均勻。
例如，日本特許公開No.6-260426公開了以下的方法和設(shè)備。即，在多個(gè)不同的點(diǎn)設(shè)置用高溫度計(jì)測得的溫度，例如，在半導(dǎo)體晶片周圍的多個(gè)點(diǎn)和離開半導(dǎo)體晶片中心長度等于晶片半徑70％處的多個(gè)點(diǎn)設(shè)置用高溫度計(jì)測得的溫度，并加熱半導(dǎo)體晶片，在加熱處理和保持高溫的期間內(nèi)多個(gè)測量點(diǎn)的溫差控制在5℃范圍內(nèi)。
而且，美國專利No5920797公開了通過控制半導(dǎo)體晶片的中心部分與周圍部分之間的溫差以減小直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片加熱時(shí)的應(yīng)力的方法。
用燈加熱的RTP設(shè)備中，用所謂的閉環(huán)控制，其中，用高溫度計(jì)監(jiān)測半導(dǎo)體晶片的溫度，并將測量結(jié)果反饋到燈電源，由此控制半導(dǎo)體晶片的溫度。
半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的溫度范圍內(nèi)，構(gòu)成半導(dǎo)體晶片的單晶硅對(duì)波長范圍在1到5μm的光的吸收較弱。因此，測量波長范圍在0.8到2.5μm的光的高溫度計(jì)肯定能檢測到背景光，例如，波長在紅外線范圍其峰值約為1μm的鹵燈的光。結(jié)果，出現(xiàn)了不能精確測量半導(dǎo)體晶片的溫度的問題。
為了解決該問題，在半導(dǎo)體晶片的溫度低于500℃的加熱處理中，用所謂的開環(huán)控制，其中預(yù)先確定加熱半導(dǎo)體晶片的燈的電功率。之后，當(dāng)半導(dǎo)體晶片的溫度達(dá)到約500℃時(shí)，開環(huán)控制轉(zhuǎn)換成閉環(huán)控制，之后加熱到高于500℃，并在預(yù)定的最終溫度保持預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行主處理。
但是，由于在RTP處理過程中旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片而使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度保持均勻，在半導(dǎo)體晶片出現(xiàn)翹曲的情況下，在RTP處理中半導(dǎo)體晶片將從設(shè)備的載物臺(tái)上掉下來，造成半導(dǎo)體晶片破碎。
在采用直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片的情況下，半導(dǎo)體晶片加熱時(shí)的晶片面內(nèi)溫度變得不均勻，半導(dǎo)體晶片翹曲量的絕對(duì)值大于其直徑為200mm以下的半導(dǎo)體晶片的翹曲量的絕對(duì)值。而且，與在500℃或更高溫度下的加熱處理、主處理和用閉環(huán)的冷卻處理相比，在用開環(huán)控制的低于500℃的溫度下的加熱處理中，半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度容易出現(xiàn)不均勻。
如上所述，對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行RTP處理時(shí)，在用開環(huán)控制的低于500℃的溫度下的加熱處理中，由于半導(dǎo)體晶片的翹曲而使半導(dǎo)體晶片破碎的問題變得特別明顯。
本發(fā)明的目的是，提供一種防止直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片在RTP設(shè)備中破碎的技術(shù)。
通過參見本說明書的附圖所進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述的和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)和新特征將變得很清楚。
本申請(qǐng)公開的發(fā)明的典型情況描述如下。
本發(fā)明中，RTP處理包括用單個(gè)晶片處理方式對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行加熱處理，在預(yù)定的最終溫度保持預(yù)定時(shí)間的主處理時(shí)，進(jìn)行冷卻處理，用高溫度計(jì)測量半導(dǎo)體晶片的溫度，在低于500℃的溫度下的加熱處理中，進(jìn)行開環(huán)控制，使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)，在500℃以上的溫度的加熱處理和主處理中進(jìn)行閉環(huán)控制。
本發(fā)明中，RTP處理包括用單個(gè)晶片處理方式對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行加熱處理，在預(yù)定的最終溫度保持預(yù)定時(shí)間的主處理時(shí)，進(jìn)行冷卻處理，用第一測量波長的第一高溫度計(jì)測量在低于500℃的溫度下的加熱處理中的半導(dǎo)體晶片的溫度，用與第一測量波長不同的第二測量波長的第二高溫度計(jì)測量在500℃或高于500℃的溫度下的加熱處理中的半導(dǎo)體晶片的溫度，在各個(gè)溫度范圍的加熱處理中都用閉環(huán)控制。
第一實(shí)施例

圖1是顯示按本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)置在RTP設(shè)備中的半導(dǎo)體晶片和高溫度計(jì)的配置示意圖。注意，雖然沒有表示出具有紅外范圍的其峰值約1μm的鹵燈用作RTP設(shè)備熱源的一個(gè)例子。
在RTP設(shè)備中，沿半導(dǎo)體晶片SW1的半徑按大致是一致的間隔設(shè)置5個(gè)高溫度計(jì)T1到T5，它們的測量波長例如是0.8到2.5μm。此外，按高溫度計(jì)T1到T5的位置將導(dǎo)體晶片SW1分割成5個(gè)區(qū)而得到的每個(gè)區(qū)的溫度可以用鹵燈單獨(dú)控制。半導(dǎo)體晶片SW1的直徑為300mm，在RTP處理過程中旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片SW1，以改善半導(dǎo)體晶片SW1的面內(nèi)溫度均勻性。
圖1中，以有5個(gè)高溫度計(jì)T1到T5的RTP設(shè)備E1為例。但是，高溫度計(jì)的數(shù)量不限于5個(gè)，而且，RTP設(shè)備E1中設(shè)置的高溫度計(jì)的數(shù)量必須將半導(dǎo)體晶片SW1的面內(nèi)溫差控制在預(yù)定的范圍內(nèi)。而且，高溫度計(jì)的配置不限于圖1所示的按常規(guī)間隔的配置。
注意，半導(dǎo)體晶片SW1的面內(nèi)溫差表示用高溫度計(jì)T1到T5測到的溫度之間的最大溫差，通過改變鹵燈的燈功率的設(shè)置條件來調(diào)節(jié)溫差。
圖2是顯示用圖1所示的5個(gè)高溫度計(jì)測量的RTP處理中直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片中的溫度分布的曲線圖。
在半導(dǎo)體晶片SW1的溫度是500℃或以上的加熱處理中，主處理中半導(dǎo)體晶片SW1的溫度是1100℃，用高溫度計(jì)T1到T5測量半導(dǎo)體晶片SW1的溫度，測量結(jié)果反饋到鹵燈的燈電源，由此控制半導(dǎo)體晶片SW1的溫度(閉環(huán)控制)。按此方式，可以在半導(dǎo)體晶片SW1中獲得大致均勻的面內(nèi)溫度。
相反，半導(dǎo)體晶片SW1的溫度低于500℃的加熱處理時(shí)，由于高溫度計(jì)T1到T5測量背景光，例如，鹵燈光，因而不能精確監(jiān)測半導(dǎo)體晶片SW1的溫度。而且，預(yù)先設(shè)置鹵燈的燈功率，按設(shè)置的燈功率加熱半導(dǎo)體晶片SW1(開環(huán)控制)。為此，在半導(dǎo)體晶片SW1中常常會(huì)出現(xiàn)面內(nèi)溫差。
圖3是顯示在低于500℃的溫度下的加熱處理中用開環(huán)控制的直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差的曲線圖。圖3中實(shí)線表示第一半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差，點(diǎn)劃線表示第二半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差。在第一和第二半導(dǎo)體晶片的溫度測量中用圖1所示的5個(gè)高溫度計(jì)。設(shè)置鹵燈的燈功率，以使第一和第二半導(dǎo)體晶片的溫度在20秒內(nèi)達(dá)到約500℃。第一和第二半導(dǎo)體晶片的鹵燈設(shè)置條件不同。
第二半導(dǎo)體晶片中的面內(nèi)溫差控制在50℃內(nèi)，它的溫度在20秒內(nèi)達(dá)到約500℃而不會(huì)損壞。之后，在開環(huán)控制轉(zhuǎn)換到閉環(huán)控制后，第二半導(dǎo)體晶片加熱，之后，進(jìn)行在1100℃的溫度下的主處理。
然而，當(dāng)面內(nèi)溫差在大約12秒鐘達(dá)到90℃時(shí)，第一半導(dǎo)體晶片從RTP設(shè)備的載物臺(tái)上掉下來而損壞。隨后，由于高溫度計(jì)直接測量鹵燈發(fā)射的光，造成面內(nèi)溫差極高和極低。
但是，用開環(huán)控制在低于500℃的溫度下進(jìn)行加熱處理半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差達(dá)到90℃以上時(shí)，認(rèn)為由于半導(dǎo)體晶片翹曲常常會(huì)從RTP設(shè)備的載物臺(tái)上掉下來。因此，為了防止直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片損壞，必須用開環(huán)控制將在低于500℃的溫度下進(jìn)行加熱處理的半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。
以下說明的3種方法，是用開環(huán)控制在低于500℃的溫度下進(jìn)行加熱處理的半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)的控制方法。
以下說明第一方法，即，用除高溫度計(jì)以外的其它溫度計(jì)，例如熱電偶，預(yù)先獲得在200℃到500℃的溫度范圍內(nèi)的半導(dǎo)體晶片與多個(gè)鹵燈的燈功率之間的關(guān)系。之后，適當(dāng)設(shè)置每個(gè)鹵燈的燈功率條件，由此，將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。例如，其中插入有熱電偶的半導(dǎo)體晶片可以用作要測量溫度的半導(dǎo)體晶片。該方法中，半導(dǎo)體晶片可以達(dá)到較高的加熱速率，例如，在低于500℃和500℃或以上的溫度范圍每秒鐘可以升高10℃。
以下說明第二種方法，即，在低于500℃的溫度范圍內(nèi)裝在RTP設(shè)備的處理室內(nèi)的半導(dǎo)體晶片的加熱速率設(shè)置成較低，例如，逐漸升高多個(gè)鹵燈的燈功率，而使加熱速率低于每秒升高10℃。這樣做，可以將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。該方法中，可以將全部鹵燈的燈功率條件設(shè)置成彼此相等。此外，還可以在500℃以上的溫度范圍將半導(dǎo)體晶片的加熱速率設(shè)置的較高，例如每秒升高10℃或以上。
以下說明第三種方法。即，從高溫度計(jì)測量的值減去因鹵燈燈光引起的溫度升高量，而獲得半導(dǎo)體晶片的溫度。這樣做，可以將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。得出高溫度計(jì)測量的溫度值中由鹵燈燈光引起的溫度升高與半導(dǎo)體晶片溫度的關(guān)系，并預(yù)先獲得它的特性，將獲得的特性裝載到溫度控制系統(tǒng)中。按該方法，即使在低于500℃的溫度范圍內(nèi)也可以獲得半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差。
以下將用圖4到8所示的半導(dǎo)體襯底的主要部分的剖視圖描述應(yīng)用本發(fā)明的CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)器件的制造方法。
首先，如圖4所示，制備用P型單晶硅構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底1，半導(dǎo)體襯底1是處理成直徑為300mm的薄圓片形的半導(dǎo)體晶片。之后，在半導(dǎo)體襯底1上的器件隔離區(qū)內(nèi)形成器件隔離槽。之后，用深腐蝕法(etchback)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)法拋光在半導(dǎo)體襯底1上用CVD(化學(xué)氣相淀積)法形成的氧化硅膜，以除去器件隔離槽內(nèi)的氧化硅膜。按此方式形成器件隔離2。
之后，用光刻膠圖形作掩模給半導(dǎo)體襯底進(jìn)行雜質(zhì)離子注入，以形成P阱3和n阱4。P型雜質(zhì)，例如硼，離子注入到P阱3，n型雜質(zhì)，例如磷，離子注入到n阱4。之后，每個(gè)阱區(qū)離子注入控制MISFET(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)閾值的雜質(zhì)。
之后，用以鹵燈作熱源的單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備，在半導(dǎo)體襯底1的表面上形成2nm厚的要成為柵絕緣膜5的氧化硅膜。
首先，半導(dǎo)體襯底1裝入單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備，之后，用開環(huán)控制使半導(dǎo)體襯底1的溫度升高到約500℃，其中，半導(dǎo)體襯底1的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。之后，在半導(dǎo)體襯底1的溫度達(dá)到500℃時(shí)，開環(huán)控制轉(zhuǎn)換成閉環(huán)控制，半導(dǎo)體襯底1再加熱到900℃。隨后，在900℃下對(duì)半導(dǎo)體襯底1進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的熱氧化處理，斷開鹵燈的電源，冷卻半導(dǎo)體襯底1。之后，當(dāng)半導(dǎo)體襯底1的溫度下降到約150℃到200℃時(shí)，從單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備取出半導(dǎo)體襯底1。
如圖5所示，順序淀積構(gòu)成柵電極的多晶硅膜和構(gòu)成頂層絕緣膜的氧化硅膜，以形成疊層膜。之后，用光刻膠圖形作掩模，腐蝕疊層膜，由此形成柵電極6和頂層絕緣膜7。
隨后，n型雜質(zhì)，例如砷，離子注入P阱3，由此，在P阱3上的柵電極6的兩邊上形成n型外延區(qū)8a，按與柵電極6自對(duì)準(zhǔn)的方式形成n型外延區(qū)8a。同樣，P型雜質(zhì)，例如砷氟化硼，離子注入n阱4，由此，在n阱4上的柵電極6的兩邊上形成P型外延區(qū)9a，按與柵電極6自對(duì)準(zhǔn)的方式形成P型外延區(qū)9a。
之后，用CVD法在半導(dǎo)體襯底1上淀積氧化硅膜。并對(duì)氧化硅膜進(jìn)行各向異性腐蝕，以在柵電極6的側(cè)壁上形成側(cè)壁隔離層10。
隨后，n型雜質(zhì)，例如砷，離子注入P阱3，由此，在P阱3上的柵電極6的兩邊上形成n型擴(kuò)散區(qū)8b，按與柵電極6和側(cè)壁隔離層10自對(duì)準(zhǔn)的方式形成n型擴(kuò)散區(qū)8b，由n型外延區(qū)8a和n型擴(kuò)散區(qū)8b構(gòu)成的n型半導(dǎo)體區(qū)8起n溝道MISFET Qn的源和漏的作用。
同樣，P型雜質(zhì)，例如砷氟化硼，離子注入n阱4，由此，在n阱4上的柵電極6的兩邊上形成P型擴(kuò)散區(qū)9b，按與柵電極6自對(duì)準(zhǔn)的方式形成P型區(qū)9b。，由P型外延區(qū)9a和P型擴(kuò)散區(qū)9b構(gòu)成的P型半導(dǎo)體區(qū)9起P溝道MISFET Qp的源和漏的作用。
隨后，用單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備對(duì)半導(dǎo)體襯底1進(jìn)行熱處理，以激勵(lì)離子注入的雜質(zhì)進(jìn)入半導(dǎo)體襯底1。
首先，半導(dǎo)體襯底1裝入單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備，之后，用開環(huán)控制使半導(dǎo)體襯底1的溫度升高到約500℃，其中，半導(dǎo)體襯底1的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。之后，在半導(dǎo)體襯底1的溫度達(dá)到500℃時(shí)，開環(huán)控制轉(zhuǎn)換成閉環(huán)控制，半導(dǎo)體襯底1再加熱到1000℃。隨后，在1000℃下對(duì)半導(dǎo)體襯底1進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的熱氧化處理，斷開鹵燈的電源，冷卻半導(dǎo)體襯底1。之后，當(dāng)半導(dǎo)體襯底1的溫度下降到約150℃到200℃時(shí)，從單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備取出半導(dǎo)體襯底1。
之后，如圖6所示，用濺射法，在半導(dǎo)體襯底1上淀積10nm到20nm厚的鈷膜。隨后用單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備對(duì)半導(dǎo)體襯底1進(jìn)行熱處理。這樣做，在要形成n溝道MISFET Qn的源和漏的n型半導(dǎo)體區(qū)8的表面上和要形成p溝道MISFET Qp的源和漏的P型半導(dǎo)體區(qū)9的表面上選擇形成約30nm厚的硅化物層11。
首先，半導(dǎo)體襯底1裝入單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備，之后，用開環(huán)控制使半導(dǎo)體襯底1的溫度升高到約500℃，其中，半導(dǎo)體襯底1的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。之后，開環(huán)控制轉(zhuǎn)換成閉環(huán)控制，使半導(dǎo)體襯底1的溫度保持在500℃，在500℃對(duì)半導(dǎo)體襯底1進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的主處理。之后，斷開鹵燈的電源，冷卻半導(dǎo)體襯底1。之后，當(dāng)半導(dǎo)體襯底1的溫度下降到約150℃到200℃時(shí)，從單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備取出半導(dǎo)體襯底1。
之后，如圖7所示，除去沒有反應(yīng)的鈷膜，用單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備對(duì)半導(dǎo)體襯底1進(jìn)行熱處理。以減小硅化物層11的電阻。
首先，半導(dǎo)體襯底1裝入單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備，之后，用開環(huán)控制使半導(dǎo)體襯底1的溫度升高到約500℃，其中，半導(dǎo)體襯底1的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。之后，在半導(dǎo)體襯底1的溫度達(dá)到500℃時(shí)，開環(huán)控制轉(zhuǎn)換成閉環(huán)控制，半導(dǎo)體襯底1再加熱到800℃。隨后，在800℃下對(duì)半導(dǎo)體襯底1進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的熱氧化處理，斷開鹵燈的電源，冷卻半導(dǎo)體襯底1。之后，當(dāng)半導(dǎo)體襯底1的溫度下降到約150℃到200℃時(shí)，從單個(gè)晶片型的RTP設(shè)備取出半導(dǎo)體襯底1。
之后，如圖8所示，半導(dǎo)體襯底1上形成氧化硅膜12后，用例如CMP法拋光氧化硅膜12，以使氧化硅膜12的表面平整。隨后，用光刻膠圖形作掩模進(jìn)行腐蝕，在氧化硅膜12中形成接觸孔13。在例如n型半導(dǎo)體區(qū)8上和P型半導(dǎo)體區(qū)9上的規(guī)定區(qū)上形成這些接觸孔13。
隨后，用例如CVD法在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上和接觸孔13中形成氮化鈦膜，并用CVD法形成鎢膜以填充接觸孔13。之后，用CMP法除去接觸孔13外邊的氮化鈦膜和鎢膜，以在接觸孔13中形成有用鎢膜構(gòu)成的主導(dǎo)電層的柱塞14。
隨后，半導(dǎo)體襯底1上形成鎢膜后用光刻膠圖形作掩模腐蝕處理鎢膜，以形成第一布線層15。用CVD法厚濺射法形成鎢膜。
隨后，形成絕緣膜，例如氧化硅膜，以覆蓋布線15，用CMP法拋光絕緣膜，以形成有平整表面的層間絕緣膜16。隨后，用光刻膠圖形作掩模，在層間絕緣膜16的預(yù)定位置中形成接觸孔17。
隨后，在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上和接觸孔17中形成阻擋層，之后，形成銅膜填充接觸孔17。氮化酞膜，鉭膜，或氮化鉭用作阻擋金屬層，用CVD法或?yàn)R射法形成阻擋金屬層。用鍍覆法形成用作主導(dǎo)電層的銅膜?？梢栽谟缅兏卜ㄐ纬摄~膜之前，用例如CVD法或?yàn)R射法形成作為籽層的薄銅膜。然后，用CVD法除去接觸孔17外邊的銅膜和金屬阻擋層，以在接觸孔17中形成柱塞18。
之后在半導(dǎo)體襯底1上形成停止絕緣層19，之后，在其上形成構(gòu)成布線的絕緣膜20。例如，氮化硅膜用作停止絕緣膜19，氧化硅膜用作絕緣膜20。之后，用光刻膠圖形作掩模，在停止絕緣膜19和絕緣膜20的預(yù)定位置中形成布線槽21。
隨后，在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上和布線槽21中形成阻擋金屬層，之后，形成銅膜以填充布線槽21。之后，用CMP法除去布線槽21外邊的銅膜和阻擋金屬層。這樣做，在布線槽21中形成有以銅膜作主導(dǎo)電層的第二布線層22。之后，在其上再形成布線，因此，幾乎制成了CMOS器件。但是，不再對(duì)其顯示和描述。
注意，正如已經(jīng)描述過的第一實(shí)施例中，在低于500℃的溫度的加熱處理中，當(dāng)用開環(huán)控制半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差達(dá)到90℃以上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)由于半導(dǎo)體晶片翹曲而使半導(dǎo)體晶片損壞的情況。但是，應(yīng)當(dāng)考慮的是，在500℃以上的溫度下進(jìn)行加熱處理、在主處理和用閉環(huán)控制的冷卻處理中，當(dāng)半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差達(dá)到90℃以上時(shí)，半導(dǎo)體晶片也會(huì)因翹曲而損壞。因此，即使在500℃以上的溫度下進(jìn)行加熱處理、在主處理和用閉環(huán)控制的冷卻處理中，必須將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫控制到90℃內(nèi)。
而且，在第一實(shí)施例中，按幾乎一致的間隔配置高溫度計(jì)T1到T5。但是，也可以按各種間隔配置這些高溫度計(jì)。
而且，已經(jīng)描述了按本發(fā)明第一實(shí)施例的本發(fā)明用于CMOS器件的制造方法。但是，本發(fā)明也能用于其它類型的半導(dǎo)體器件的制造方法中。而且能達(dá)到相同的效果。
如上所述，按本發(fā)明的第一實(shí)施例，用設(shè)置有高溫度計(jì)的RTP設(shè)備對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理的情況下，在半導(dǎo)體晶片的溫度低于500℃的熱處理中，用開環(huán)控制將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)，在500℃以上對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行熱處理和主處理中用閉環(huán)控制。這樣做可以減少半導(dǎo)體晶片翹曲。因而能防止半導(dǎo)體晶片從RTP設(shè)備的載物臺(tái)上掉下來。結(jié)果，可以防止半導(dǎo)體晶片損壞。
第二實(shí)施例圖9是顯示本發(fā)明另一實(shí)施的半導(dǎo)體晶片和RTP設(shè)備的剖視圖。
RTP設(shè)備E2設(shè)置有作為加熱系統(tǒng)的鹵燈。RTP設(shè)備E2在RTP處理過程中有旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片SW2的功能。該RTP設(shè)備可以對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片SW2進(jìn)行熱處理。
此外，RTP設(shè)備E2設(shè)置有不同測量波長的兩種高溫度計(jì)，即，第一組高溫度計(jì)T6到T10，和第二組高溫度計(jì)T11到T15。采用第一組高溫度計(jì)T6到T10在500℃以下通過閉環(huán)控制對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行溫度控制，采用第二組高溫度計(jì)T11到T15在500℃或500℃以上通過閉環(huán)控制對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行溫度控制。
更具體的說，通過去除1到5μm的波長范圍獲得第一組高溫度計(jì)T6到T10的測量波長，高溫度計(jì)T6到T10可以在200到500℃的溫度范圍測量半導(dǎo)體晶片SW2的溫度而不受例如鹵燈RA發(fā)射的背景光的影響。而且，第二組高溫度計(jì)T11到T15的測量波長例如是0.8到2.5μm，高溫度計(jì)T11到T15可以測量500℃以上的溫度。
因此，半導(dǎo)體晶片SW2的溫度低于500℃的加熱處理中，用第一組高溫度計(jì)T6到T10測量半導(dǎo)體晶片SW2的溫度，半導(dǎo)體晶片SW2在高于500℃的溫度的加熱處理和主處理中，用第二組高溫度計(jì)T11到T15測量半導(dǎo)體晶片SW2的溫度。每個(gè)測量結(jié)果反饋到鹵燈的燈電源。這樣做對(duì)半導(dǎo)體晶片SW2進(jìn)行溫度控制。結(jié)果，在半導(dǎo)體晶片SW2中能達(dá)到均勻的面內(nèi)溫差。因此，可以防止半導(dǎo)體晶片SW2因翹曲而損壞。
圖9所示的RTP設(shè)備E2設(shè)置有第一組高溫度計(jì)T6到T10和第二組高溫度計(jì)T11到T15。但是，每組高溫度計(jì)的數(shù)量不限于5個(gè)，第一組高溫度計(jì)和第二組高溫度計(jì)的數(shù)量必須將半導(dǎo)體晶片SW2的面內(nèi)溫差控制在RTP設(shè)備E2內(nèi)設(shè)置的預(yù)定范圍內(nèi)。
以上已在實(shí)施例的基礎(chǔ)上集中描述了本發(fā)明人所做的發(fā)明。但是，不用說，本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限止，在發(fā)明范圍內(nèi)還會(huì)有各種改進(jìn)和替換。
例如，所述的實(shí)施例中，RTP設(shè)備用鹵燈的加熱系統(tǒng)，有其它加熱系統(tǒng)，例如，激光加熱系統(tǒng)、電子束加熱系統(tǒng)，和離子束加熱系統(tǒng)的RTP設(shè)備也可以用于本發(fā)明，而且能達(dá)到相同的優(yōu)點(diǎn)。
以下著重描述本申請(qǐng)公開的發(fā)明的典型情況所獲得的優(yōu)點(diǎn)。
用高溫度計(jì)測量半導(dǎo)體晶片的溫度，在半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的溫度的加熱處理中用開環(huán)控制，將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)，在半導(dǎo)體晶片溫度高于500℃的溫度的加熱處理和主處理中用閉環(huán)控制?；蛘?，用有不同測量波長的高溫度計(jì)分別測量半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的溫度范圍和半導(dǎo)體晶片溫度高于500℃的溫度范圍的半導(dǎo)體晶片的溫度，并在各個(gè)溫度范圍內(nèi)用閉環(huán)控制。按此方式，即使對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行RTP處理，也能減少半導(dǎo)體晶片翹曲，可以防止半導(dǎo)體晶片從RTP設(shè)備的載物臺(tái)上掉下來，以防止半導(dǎo)體晶片損壞。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，熱處理包括用單個(gè)晶片處理方式對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行加熱處理、在預(yù)定的最終溫度保持預(yù)定時(shí)間的主處理和進(jìn)行冷卻處理，其中，在熱處理中半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，加熱處理中的加熱速度是每秒鐘升高10℃以上。
3.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，熱處理包括用單個(gè)晶片處理方式對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行加熱處理、在預(yù)定的最終溫度保持預(yù)定時(shí)間的主處理和進(jìn)行冷卻處理，其中，用高溫度計(jì)測量半導(dǎo)體晶片的溫度，半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的加熱處理中，半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)。
4.按權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的加熱處理中，用開環(huán)控制。
5.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，半導(dǎo)體晶片溫度在500℃或高于500℃的加熱處理中，用閉環(huán)控制。
6.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的加熱處理中，用與高溫度計(jì)不同的溫度計(jì)預(yù)先獲得開環(huán)控制的設(shè)定條件。
7.按權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，加熱處理中的加熱速度是每秒鐘升高10℃以上。
8.按權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的加熱處理中的加熱速度低于半導(dǎo)體晶片溫度在500℃或高于500℃的加熱處理中的加熱速度。
9.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的加熱處理中的加熱速度低于每秒鐘升高10℃；半導(dǎo)體晶片溫度在500℃或高于500℃的加熱處理中的加熱速度是每秒鐘升高10℃以上。
10.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，熱處理包括用單個(gè)晶片處理方式對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行加熱處理、在預(yù)定的最終溫度保持預(yù)定時(shí)間的主處理和進(jìn)行冷卻處理，其中，半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃的和熱處理中用有第一測量波長的第一高溫度計(jì)測量半導(dǎo)體晶片的溫度，半導(dǎo)體晶片溫度在500℃或高于500℃的加熱處理中用有與第一測量波長不同的第二測量波長的第二高溫度計(jì)測量半導(dǎo)體晶片的溫度。
11.按權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，加熱處理中的加熱速度是每秒鐘升高10℃以上。
12.按權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，半導(dǎo)體晶片溫度低于500℃和半導(dǎo)體晶片溫度在500℃或高于500℃的加熱處理中都進(jìn)行閉環(huán)控制。
全文摘要
公開一種防止直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片在RTP設(shè)備中損壞的技術(shù)。當(dāng)對(duì)直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行包括加熱處理、在預(yù)定的最終溫度保持預(yù)定時(shí)間的主處理和冷卻處理的RTP處理時(shí)，用高溫度計(jì)測量半導(dǎo)體晶片的溫度，在低于500℃的加熱處理中，用開環(huán)控制將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫差控制在90℃內(nèi)，在溫度為500℃或高于500℃的加熱處理中以及在主處理中用閉環(huán)控制。按此方式可以減少半導(dǎo)體晶片翹曲和防止半導(dǎo)體晶片損壞。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1453836SQ0312260
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者鈴木匡, 石田忠美, 清水幹郎 申請(qǐng)人:聯(lián)晶半導(dǎo)體股份有限公司