[發明專利]一種混合退火裝置及退火方法

在審

• 申請號: 201710586281.7
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107706127A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 劉鍵;景玉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/324
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所11302
• 代理人: 房德權

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種混合退火裝置及退火方法。

背景技術

在半導體器件和集成電路制作工藝中，熱退火是一種十分重要的工藝技術。比如，半導體CMOS工藝的快速退火是接觸電阻和應力消除的關鍵工藝，直接影響著CMOS工藝的成敗的關鍵。傳統的快速退火是用大功率激光器進行退火，退火的實質是熱，迅速的溫升是消除應力和均勻化注入離子的必要手段。但通過大功率激光器照射以快速對產品退火的無選擇性的快速升溫，造成的很多不必要的熱損傷，并且降低擴散區域的陡直要求，甚至導致在22納米以下CMOS工藝中，通過大功率激光器退火會對產品帶來大的損傷以及擴散區域邊緣不可控制。

發明內容

鑒于現有技術會造成的很多不必要的熱損傷，并且降低擴散區域的陡直要求的問題，本發明實施例提供了一種混合退火裝置及退火方法，充分發揮微波退火的區域選擇性優勢，減少了半導體CMOS工藝中的退火處理對產品的損傷、并且提高了擴散區域的陡直要求。

第一方面，本發明實施例提供了一種混合退火裝置，包括：樣品室，樣品臺，微波源，鹵鎢燈光源；

所述樣品臺設置于所述樣品室的室腔內，所述鹵鎢燈光源設置于所述樣品室的室腔內，所述鹵鎢燈光源位于所述樣品臺的上方，所述微波源的天線從所述樣品室的側腔壁接入所述樣品室的室腔內。

可選的，所述樣品室具體為金屬材質的水平對稱結構，所述樣品臺固定于所述樣品室的底腔壁上。

可選的，所述鹵鎢燈光源包括多個相互平行排列的鹵鎢燈，各個所述鹵鎢燈組成平行于所述樣品臺的臺面的面光源。

可選的，所述鹵鎢燈光源的功率在0.1KW-20KW的范圍內可調。

可選的，所述鹵鎢燈光源的照射時長在1～600秒的范圍內可調。

可選的，所述微波源的微波功率在0.1-30KW的范圍內可調。

可選的，所述微波源的施加時長在1～1200秒的范圍內可調。

第二方面，本發明實施例提供了一種基于第一方面的任一實施方式中所述的混合退火裝置進行混合退火的方法，所述方法包括：

開啟所述鹵鎢燈光源，以通過所述鹵鎢燈光源對放置于所述樣品臺上的樣片退火；

在所述鹵鎢燈光源對所述樣片退火至第一恒定溫度時，開啟所述微波源；

通過所述鹵鎢燈光源和所述微波源共同對所述樣片繼續退火，以將所述樣品從所述第一恒定溫度退火至大于所述第一恒定溫度的第二恒定溫度。

第三方面，本發明實施例提供了一種基于第一方面的任一實施方式中所述的混合退火裝置進行混合退火的方法，所述方法包括:

開啟所述鹵鎢燈光源，以通過所述鹵鎢燈光源對放置于所述樣品臺上的樣片退火；

在所述鹵鎢燈光源對所述樣片退火至第一恒定溫度時，從所述鹵鎢燈光源切換至所述微波源；

通過所述微波源對所述樣片繼續退火，以將所述樣片從所述第一恒定溫度退火至大于所述第一恒定溫度的第二恒定溫度。

本發明實施例提供的一個或多個技術方案，至少實現了如下技術效果或優點：

通過設置的微波源和鹵鎢燈光源，能夠對樣片進行光加熱的前提下再進行微波加熱，光加熱有效降低了退火樣片上需要進行退火的區域的介電常數，介電常數的降低使得微波加熱時的微波功率得到更好的吸收，從而使得需要退火的區域更快的獲得更高的退火溫度，大大提高了微波退火效率。而非退火區域的介電常數相對退火區域較高，從而熱吸收效率較低，因此溫度上升較慢，以充分發揮了微波退火的區域選擇性，以避免單一熱退火方式的過高溫度帶來損傷，也提高了擴散區域的陡直要求，從而在半導體器件制造工藝中實現高效、高質量退火。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例中混合退火裝置的結構示意圖；

圖2為樣片放置于混合退火裝置的示意圖；

圖3為本發明一實施例中混合退火方法的流程圖；

圖4為圖3中混合退火方法的一實例示意圖；

圖5為本發明另一實施例中混合退火方法的流程圖；

圖6為圖5中混合退火方法的一實例示意圖。

具體實施方式