一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法技术

本发明专利技术提供一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法，该方法包括：将布线后的晶圆置于一腔体内，向腔体内连续通入用于载气的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；保持第一预设温度，向腔体内以预设流量通入一含有预设比例氢气的混合气体并持续第一预设时间；其中，预设流量大于流量门限值；混合气体通入结束后，向腔体内再次通入氮气直至晶圆所处的腔体内为纯氮气，在纯氮气气氛下冷却腔体。该方法通过对半导体制造技术中的合金菜单的优化，即将合金时通预设比例氢气的流量增大，有效地钝化界面附近Si(硅)悬挂键，大大降低界面态密度，修复栅氧的质量，从而改变NMOS电容的C-V曲线特性，继而达到改善频率失效的目的，同时也就改善了产品良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体芯片制造工艺
，特别涉及一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法。
技术介绍
在半导体制造CMOS工艺技术中，晶圆在完成布线后，会经过一道合金(Alloy)工艺，合金工艺相当于一个退火的过程，其目的在于使金属再结晶，修复离子造成的损伤等。在集成电路设计中，电路的设计者往往设计一个振荡电路能产生大小和方向相同的周期性振荡电流从而实现电路工作的目的。具体的，振荡电路的周期T＝1/f＝2πRC，从公式可以看出，振荡频率f与振荡电路的电阻R、电容C相关，振荡频率f与振荡电阻成反比，振荡频率f与振荡电容也成反比。对于振荡电路为NMOS电容、外接电阻(恒定值)的CMOS工艺产品，振荡电容C减小，则振荡频率f增大；振荡电容C增大，则振荡频率f减小。等效的振荡电路如图1所示。NMOS电容C＝(εS)/(4πKd)，从公式可以看出，电容C与εS成正比，电容C与4πKd成反比。对于半导体制造NMOS电容中，栅氧的质量是会影响电容C的。比如，可移动离子电荷等。其中，ε为介电常数；S为电容上下极板对应的面积；d为电容上下极板对应的距离；K为一常数。现有技术中，在对晶圆的合金过程中通入的氢气H2的气体流量较小，不能很好的修复栅氧质量，影响NMOS电容C的稳定性及大小，继而使得振荡频率失效导致产品良率下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法，修复NMOS电容的栅氧质量，从而改变NMOS电容的C-V曲线特性，继而达到改善频率失效，改善产品良率。为了达到上述目的，本专利技术实施例提供一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法，包括：将布线后的晶圆置于一腔体内，向所述腔体内连续通入用于载气的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；保持第一预设温度，向所述腔体内以预设流量通入一含有预设比例氢气的混合气体并持续第一预设时间；其中，所述预设流量大于流量门限值；混合气体通入结束后，向所述腔体内再次通入氮气直至所述晶圆所处的腔体内为纯氮气，在所述纯氮气气氛下冷却所述腔体。其中，向所述腔体内连续通入用于载气的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度，具体包括：在所述腔体内通入流量为第一预设值的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；将所述氮气的流量增大为第二预设值，继续向所述腔体内通入流量为第二预设值的氮气并持续第二预设时间。其中，所述向所述腔体内再次通入氮气直至所述晶圆所处的腔体内为纯氮气，在所述纯氮气气氛下冷却所述腔体，具体包括：连续向所述腔体内通入流量为第三预设值的氮气并持续第三预设时间；其中，流量为第三预设值的氮气通入结束后，所述腔体内为纯氮气气氛；将氮气流量减小为第四预设值，继续向所述纯氮气气氛的腔体内通入流量为第四预设值的氮气并持续第四预设时间；在所述第四预设时间内冷却所述腔体。优选的，所述流量门限值为6L/min，所述预设流量为10L/min，所述第一预设时间为30min。优选的，所述混合气体为氮气和氢气，所述混合气体中氢气的比例为4％。优选的，所述第一预设温度为425℃。优选的，所述第一预设值为8L/min，所述第二预设值为10L/min，所述第二预设时间为5min。优选的，所述第三预设值为10L/min，所述第三预设时间为5min，所述第四预设值为8L/min，所述第四预设时间为40min。本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果：本专利技术实施例的对布线后晶圆进行合金化处理的方法中，通过对半导体制造技术中的合金菜单的优化，即将合金时通预设比例氢气的流量增大，则在不损伤晶圆的栅氧的结构的情况下，更加有效地钝化界面附近Si(硅)悬挂键，大大降低界面态密度，修复栅氧的质量，从而改变NMOS电容的C-V曲线特性，继而达到改善频率失效的目的，同时也就改善了产品良率；另一方面对布线后的晶圆进行合金化处理相当于退火的过程，修复了离子造成的损伤。附图说明图1表示等效振荡电路的电路结构图；图2表示本专利技术实施例的对布线后晶圆进行合金化处理的方法的基本步骤示意图；图3表示现有技术中NMOS电容和利用本专利技术实施例提供的方法优化后的NMOS电容的对比图；图4表示现有技术中振荡频率和利用本专利技术实施例提供的方法优化后的振荡频率的对比图；图5表示现有技术中产品良率和利用本专利技术实施例提供的方法优化后的产品良率的对比图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有技术中的CMOS工艺技术中，合金过程中导致的NMOS电容的频率失效的问题，提供一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法，通过对半导体制造技术中的合金菜单的优化，即将合金时通预设比例氢气的流量增大，则在不损伤晶圆的栅氧的结构的情况下，更加有效地钝化界面附近Si(硅)悬挂键，大大降低界面态密度，修复栅氧的质量，从而改变NMOS电容的C-V曲线特性，继而达到改善频率失效的目的，同时也就改善了产品良率；另一方面对布线后的晶圆进行合金化处理相当于退火的过程，修复了离子造成的损伤。如图2所示，本专利技术实施例提供一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法，包括：步骤11，将布线后的晶圆置于一腔体内，向所述腔体内连续通入用于载气的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；步骤12，保持第一预设温度，向所述腔体内以预设流量通入一含有预设比例氢气的混合气体并持续第一预设时间；其中，所述预设流量大于流量门限值；步骤13，混合气体通入结束后，向所述腔体内再次通入氮气直至所述晶圆所处的腔体内为纯氮气，在所述纯氮气气氛下冷却所述腔体。本专利技术的上述实施例中，将布线后晶圆置于充斥了氮气的腔体后，将腔体内的温度升至第一预设温度，再通入混合气体，混合气体中含有预设比例的氢气，之后再通入氮气使腔体内变为纯氮气环境，再降低腔体内温度。需要说明的是，整个合金工艺过程中腔体内的退火温度的升降都需非常缓慢，能够有效地避免键合后晶圆在退火过程中发生破片现象，并且整个过程也只有一次升温和一次降温，退火过程中温度控制简单，方便操作。本专利技术的上述实施例中，步骤11具体包括：步骤111，在所述腔体内通入流量为第一预设值的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；步骤112，将所述氮气的流量增大为第二预设值，继续向所述腔体内通入流量为第二预设值的氮气并持续第二预设时间。本专利技术的上述实施例中，步骤13具体包括：步骤131，连续向所述腔体内通入流量为第三预设值的氮气并持续第三预设时间；其中，流量为第三预设值的氮气通入结束后，所述腔体内为纯氮气气氛；步骤132，将氮气流量减小为第四预设值，继续向所述纯氮气气氛的腔体内通入流量为第四预设值的氮气并持续第四预设时间；在所述第四预设时间内冷却所述腔体。具体的，所述流量门限值为6L/min，所述预设流量为10L/min，所述第一预设时间为30min。具体的，所述混合气体为氮气和氢气，所述混合气体中氢气的比例为4％。具体的，所述第一预设温度为425℃。具体的，所述第一预设值为8L/min，所述第二预设值为10L/min，所述第二预设时间为5min。具体的，所述第三预设值为10L/min，所述第三预设时间为5min，所述第四预设值为8L/min，所述第四预设时间为40min。综上所述，该合金工艺的具体过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法，其特征在于，包括：将布线后的晶圆置于一腔体内，向所述腔体内连续通入用于载气的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；保持第一预设温度，向所述腔体内以预设流量通入一含有预设比例氢气的混合气体并持续第一预设时间；其中，所述预设流量大于流量门限值；混合气体通入结束后，向所述腔体内再次通入氮气直至所述晶圆所处的腔体内为纯氮气，在所述纯氮气气氛下冷却所述腔体。

【技术特征摘要】
1.一种对布线后晶圆进行合金化处理的方法，其特征在于，包括：将布线后的晶圆置于一腔体内，向所述腔体内连续通入用于载气的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；保持第一预设温度，向所述腔体内以预设流量通入一含有预设比例氢气的混合气体并持续第一预设时间；其中，所述预设流量大于流量门限值；混合气体通入结束后，向所述腔体内再次通入氮气直至所述晶圆所处的腔体内为纯氮气，在所述纯氮气气氛下冷却所述腔体。2.根据权利要求1所述的对布线后晶圆进行合金化处理的方法，其特征在于，向所述腔体内连续通入用于载气的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度，具体包括：在所述腔体内通入流量为第一预设值的氮气，并将腔体温度升温至第一预设温度；将所述氮气的流量增大为第二预设值，继续向所述腔体内通入流量为第二预设值的氮气并持续第二预设时间。3.根据权利要求1所述的对布线后晶圆进行合金化处理的方法，其特征在于，所述向所述腔体内再次通入氮气直至所述晶圆所处的腔体内为纯氮气，在所述纯氮气气氛下冷却所述腔体，具体包括：连续向所述腔体内通入流量为第三预设值的氮气并持续第三预设时间；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娇，黎智，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11