專利名稱：晶圓溫度的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種晶圓溫度的檢測方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的集成電路制造中，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的不斷進步和特征尺寸的不斷減小，使得單片晶圓上的器件的數(shù)量不斷增加，電路的功能得到了改進，電路日趨復(fù)雜，工藝制造中的環(huán)節(jié)要求越來越精細，器件的可靠性也顯得日益重要。金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)晶體管是半導(dǎo)體制造中的最基本器件，其廣泛適用于各種集成電路中，根據(jù)主要載流子以及制造時的摻雜類型不同，分為NMOS和PMOS晶體管。而現(xiàn)有的集成電路設(shè)計和集成電路制造總是相輔相成，相互促進的，兩者都在器件的可靠性的提高發(fā)揮著重要的作用。在設(shè)計集成電路 時，特別是復(fù)雜的集成電路設(shè)計中，精確的模擬仿真電路特性是必須的，MOS晶體管模型作為集成電路設(shè)計和集成電路制造之間的關(guān)鍵橋梁，在集成電路日趨復(fù)雜的今天有著更多更高的要求。MOS晶體管的工作溫度、制作溫度或測試溫度等對MOS晶體管的性能具有重要的影響，因此在MOS晶體管建模時，晶體管的溫度是一個重要的考量因素，對于提高建立的晶體管模型的準(zhǔn)確性至關(guān)重要?，F(xiàn)有在MOS晶體管制作或分析測試中，通常將晶圓置于處理設(shè)備的載物臺上，然后通過載物臺上的加熱裝置對晶圓進行接觸式或非接觸式的加熱，載物臺上的溫度傳感器檢測加熱的溫度，載物臺上的溫度傳感器檢測的溫度即為晶圓的溫度，但是這種方法并不能準(zhǔn)確的檢測晶圓本身的溫度，并且溫度檢測的效率較低。更多關(guān)于晶圓溫度檢測的方法請參考公開號為US2007/0009010A1的美國專利文獻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種晶圓溫度的檢測方法，提高晶圓檢測溫度的準(zhǔn)確性和精度。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種晶圓溫度的檢測方法，包括提供晶圓，在所述晶圓上形成雙極型晶體管，雙極型晶體管作為溫度檢測器件，所述雙極型晶體管包括位于晶圓內(nèi)的第一摻雜區(qū)、位于第一摻雜區(qū)內(nèi)的第二摻雜區(qū)、位于第二摻雜區(qū)內(nèi)的第三摻雜區(qū)，其中所述第一摻雜區(qū)為雙極型晶體管的集電區(qū)、第二摻雜區(qū)為雙極型晶體管的基區(qū)、第三摻雜區(qū)為雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)；對所述溫度檢測器件進行校準(zhǔn)；在所述雙極型晶體管的基區(qū)上依次施加至少三個不同的基區(qū)電壓，雙極型晶體管工作在線性區(qū)，并測量獲得與至少三個基區(qū)電壓值對應(yīng)的至少三個集電區(qū)電流值；根據(jù)施加的三個基區(qū)電壓值和對應(yīng)的至少三個集電區(qū)電流值，進行指數(shù)曲線擬合，獲得晶圓的至少三個測試溫度；對所述至少三個測試溫度求平均值，將平均值作為晶圓的溫度。
可選的，所述擬合的指數(shù)曲線為
權(quán)利要求
1.一種晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，包括提供晶圓，在所述晶圓上形成雙極型晶體管，雙極型晶體管作為溫度檢測器件，所述雙極型晶體管包括位于晶圓內(nèi)的第一摻雜區(qū)、位于第一摻雜區(qū)內(nèi)的第二摻雜區(qū)、位于第二摻雜區(qū)內(nèi)的第三摻雜區(qū)，其中所述第一摻雜區(qū)為雙極型晶體管的集電區(qū)、第二摻雜區(qū)為雙極型晶體管的基區(qū)、第三摻雜區(qū)為雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)；對所述溫度檢測器件進行校準(zhǔn)；在所述雙極型晶體管的基區(qū)上依次施加至少三個不同的基區(qū)電壓，雙極型晶體管工作在線性區(qū)，并測量獲得與至少三個基區(qū)電壓值對應(yīng)的至少三個集電區(qū)電流值；根據(jù)施加的三個基區(qū)電壓值和對應(yīng)的至少三個集電區(qū)電流值，進行指數(shù)曲線擬合，獲得晶圓的至少三個測試溫度；對所述至少三個測試溫度求平均值，將平均值作為晶圓的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述擬合的指數(shù)曲線方程 為:
3.如權(quán)利要求2所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述Eg等于1.18電子伏，Xti等于3, Trf等于298開爾文。
4.如權(quán)利要求3所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述對溫度檢測器件進行校準(zhǔn)的過程為將晶圓加熱到不同的三個標(biāo)準(zhǔn)溫度，在三個標(biāo)準(zhǔn)溫度下，在雙極型晶體管的基區(qū)上分別施加校準(zhǔn)基區(qū)電壓值，雙極型晶體管工作在線性區(qū)，并測量獲得與三個標(biāo)準(zhǔn)溫度對應(yīng)的三個校準(zhǔn)集電區(qū)電流值，將校準(zhǔn)基區(qū)電壓值、標(biāo)準(zhǔn)溫度和對應(yīng)的三個校準(zhǔn)集電區(qū)電流值、Eg等于1. 18電子伏、Xti等于3、Trf等于298開爾文分別代入所述指數(shù)曲線，獲得固定器件常數(shù)Is。
5.如權(quán)利要求4所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述測試溫度的范圍為220 450開爾文。
6.如權(quán)利要求5所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述三個標(biāo)準(zhǔn)溫度為高溫區(qū)溫度、中溫區(qū)溫度和低溫區(qū)溫度。
7.如權(quán)利要求6所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述高溫區(qū)溫度為398開爾文，中溫區(qū)溫度為298開爾文，低溫區(qū)溫度為233開爾文。
8.如權(quán)利要求5所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述集電區(qū)電流值和校準(zhǔn)集電區(qū)電流值的絕對值范圍為1Ε-9 1Ε-5安培，其中，所述雙極型晶體管為NPN管時，獲得的為正電流，雙極型晶體管為PNP管時，獲得的為負電流。
9.如權(quán)利要求5所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述基區(qū)電壓值和校準(zhǔn)基區(qū)電壓值的絕對值范圍為O. 2^0. 8伏，其中，所述雙極型晶體管為NPN管時，施加的為正電壓，雙極型晶體管為PNP管時，施加的為負電壓。
10.如權(quán)利要求8或9所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，當(dāng)測量的集電區(qū)電流值和校準(zhǔn)集電區(qū)電流值的絕對值位于1Ε-9 1Ε-5安培范圍內(nèi)時，雙極型晶體管的基區(qū)上對應(yīng)施加的電壓值為有效的基區(qū)電壓值和校準(zhǔn)基區(qū)電壓值。
11.如權(quán)利要求8或9所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述雙極型晶體管為PNP管，第一摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)的摻雜類型為P型，第二摻雜區(qū)的摻雜類型為N型。
12.如權(quán)利要求8或9所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述雙極型晶體管為NPN管，第一摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)的摻雜類型為N型，第二摻雜區(qū)的摻雜類型為P型。
13.如權(quán)利要求1所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述晶圓上的其他區(qū)域還形成有半導(dǎo)體器件。
14.如權(quán)利要求13所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為MOS晶體管、電感或電容。
15.如權(quán)利要求1所述的晶圓溫度的檢測方法，其特征在于，雙極型晶體管工作在線性區(qū)時，雙極型晶體管的集電區(qū)施加有集電區(qū)電壓，發(fā)射區(qū)接地，且集電區(qū)電壓值等于基區(qū)電壓值。
全文摘要
一種晶圓溫度的檢測方法，包括提供晶圓，在所述晶圓上形成雙極型晶體管，雙極型晶體管作為溫度檢測器件；對所述溫度檢測器件進行校準(zhǔn)；在所述雙極型晶體管的基區(qū)上依次施加至少三個不同的基區(qū)電壓，雙極型晶體管工作在線性區(qū)，并測量獲得與三個基區(qū)電壓值對應(yīng)的至少三個集電區(qū)電流值；根據(jù)施加的三個基區(qū)電壓值和對應(yīng)至少三個集電區(qū)電流值，進行指數(shù)曲線擬合，獲得晶圓的至少三個測試溫度；對至少三個測試溫度求平均值，將平均值作為晶圓的溫度。提高了溫度檢測的準(zhǔn)確性和效率。
文檔編號H01L21/66GK103050423SQ20121055967
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者范象泉, 張昊 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司