[發明專利]用于半導體襯底摻雜劑活化的RTP尖峰退火

有效

• 申請號: 200910162398.8
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101789365A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 林金明;楊宗儒;楊棋銘
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268;H01L21/00
• 代理公司: 北京市德恒律師事務所 11306
• 代理人: 馬佑平;馬鐵良

技術領域

本發明涉及半導體制造方法。

背景技術

非本征半導體依靠摻雜劑來提供所需要的載流子密度。包括兩個主要 步驟：摻雜劑注入和摻雜劑活化。在傳統的CMOS制造中，離子束將摻雜 劑注入到晶片中，但是它們還沒有處于提供所需要的載流子密度的位置。 摻雜劑只能在被活化或置于晶格中的硅位置時才能提供載流子。在注入之 后，傳統上使用高溫退火步驟來活化摻雜劑離子并修正由注入引起的晶格 損壞。如果使用均溫退火工藝，則活化溫度可能超過1000℃。

快速熱處理(RTP)尖峰退火已經替代了用于摻雜劑活化的體硅熱均 溫退火。RTP尖峰退火提供了在高溫下(＞1000℃)的快速表面退火(第 二層)以使得摻雜劑的電活化率最大化，同時具有較低的擴散。

然而，具有特定熱輻射波長的傳統RTP尖峰退火由于對于不同材料的 熱吸收不同，所以要承受構圖負載效應。包括多個具有不同反射率的表面 材料的晶片加熱不均勻。具有低反射率的區域的加熱小于具有高反射率的 區域，干擾了摻雜區域中的摻雜劑活化的一致性。

需要改進的摻雜劑活化方法。

發明內容

在一些實施例中提供了一種方法，包括提供半導體襯底，其具有形成 在其上或其中的多個構圖。構圖中至少一些包括摻雜區域。襯底具有多個 表面區域，包括構圖和非構圖區域，其對于近紅外波長的光分別具有不同 的反射率。在襯底上使用遠紅外光進行快速熱處理(RTP)尖峰退火摻雜 劑活化步驟。

在一些實施例中提供了一種方法，包括提供半導體襯底，其具有形成 在其上或其中的多個有源器件構圖。有源器件構圖中至少一些包括有源器 件構圖和非構圖區域，其對于近紅外波長的光分別具有不同的反射率。確 定在近紅外波長的不同反射率中的最大值和在近紅外波長的不同反射率中 的最小值之間的第一差值。確定第二紅外波長，對于第二紅外波長的光的 不同反射率中的最大值和對于第二紅外波長的光的不同反射率中的最小值 之間的第二差值基本小于在近紅外波長的第一差值。在襯底上使用提供第 二波長的光的第二光源進行快速熱處理(RTP)尖峰退火摻雜劑活化步驟。

在一些實施例中提供了一種用于處理晶片的設備，包括腔室，其中具 有夾盤用于支持半導體襯底，所述半導體襯底具有形成在其上或其中的多 個構圖。構圖中的至少一部分包括摻雜區域。襯底具有多個表面區域，包 括構圖和非構圖區域，其對于近紅外波長的光分別具有不同的反射率。光 源配置為將遠紅外光直射到襯底上。控制器控制加熱以在襯底上進行快速 熱處理(RTP)尖峰退火摻雜活化步驟。

附圖說明

圖1為半導體晶片表面上的不同材料的反射率的示意圖；

圖2為材料在不同波長的反射率之間的最大差值的示意圖；

圖3為示例性的設備的原理圖；

圖4為進行摻雜活化的方法的流程圖；

圖5為設備的變體的示意圖；

圖6為對于不同材料的熱輻射率對比RTP光波長的示意圖；

圖7為對于幾個RTP光波長孤立區和密集區之間的溫度差值的示意 圖。

具體實施方式

示例性的實施例的描述用于結合附圖進行理解，附圖作為全部說明書 的一部分。

以下描述了實施例，其中RTP尖峰退火處理用于摻雜劑活化。局部溫 度波動將影響摻雜劑的性能。

用于摻雜劑活化的傳統的RTP尖峰退火使用波長為大約0.5μm(可見- 青)到大約0.9μm(近紅外)之間的光源來進行，例如，使用鹵鎢燈。