[實用新型]熱處理設備

有效

• 申請號: 201820081336.9
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN208189532U
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: J·E·科瓦爾斯基
• 申請（專利權）人: DSG科技
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 北京易光知識產權代理有限公司 11596
• 代理人: 崔曉光

本實用新型提供了一種用于對襯底進行熱處理的熱處理設備，所述設備包括產生頻率范圍為1GHz到24GHz的均勻微波場的均勻微波場發生器、間隔為1毫米到4毫米或者6毫米到9毫米的摻有雜質的電容板以及旋轉裝置，旋轉裝置被配置成使所述電容板和所述襯底在所述均勻微波場內旋轉，由此引起來自所述均勻微波場的被施加于所述襯底的微波的極性的周期性改變，所述均勻微波場中的傅科電流通過垂直于所述板流動而對所述極性的周期性改變作出反應，從而提供對所述襯底的均勻加熱。

技術領域

本申請涉及半導體技術，尤其涉及一種用于半導體制造工藝的熱處理設備。

背景技術

半導體裝置在小型化工藝方面的進步使得電子裝置的性能變得更好且存儲能力增大。半導體裝置的制造涉及許多工藝步驟，其中一個步驟是對半導體襯底的摻雜以形成源極/漏極結。一般可以使用離子植入通過將特定摻雜劑雜質植入半導體晶片表面中來修改半導體襯底的電特性。常用的摻雜劑是硼、砷和磷。在使用離子植入的情況下，需要后退火處理來完成激活過程以及修復被植入區域的有關損壞。取決于植入劑量(植入表面中的原子量)和植入能量(原子進入表面的深度)，可使用各種熱處理技術。舉例來說，熱處理技術可包含爐處理、快速熱處理、毫秒退火和包含激光退火的各種其它形式。

在固態裝置工業內，已經有人實驗過使用微波加熱進行此熱處理工藝，但微波加熱的使用存在很多缺點。具體來說，對于微波加熱，使用多模反應室來加熱或處理比所用微波的波長相對更長的目標襯底。在多模室內，微波能量通過模激發耦合以控管局部微波場，也稱為電場。電場還可受到在多模室內部加熱的目標襯底的介電屬性影響。如果目標襯底由具有適當電介質的材料制成，微波將以較高濃度流到該目標襯底。基于微波的電磁屬性和多模室內的目標襯底的集膚效應，目標襯底可基于其導電性而形成自其穿過或在其表面上的電流。

遺憾的是，在實際操作中可能很難監測和控制電場濃度。舉例來說，如果電場濃度足夠強，其會導致不合需要的熱失控和與微波介電反應無關的電弧，這會導致對多模反應室內的目標襯底的加熱不均勻，并且會產生潛在損害。現有技術中，有人試圖使用攪拌器和旋轉板來使得電場更均勻，并且還使用金屬箔層來針對在加熱的目標襯底局部地改變場能量。然而，這些方法中的每一種都面臨著處理傅科電流的挑戰，如何避免傅科電流的產生、如何最小化傅科電流以及如何消除傅科電流，從而避免由于傅科電流引起的不均勻加熱。

加熱目標襯底的另一方法是使用平行板反應器，最常見的是結合射頻一起使用，當然，這主要是因為較高頻率下的技術限制。因此，獨立平行板反應器大體上限于射頻帶中的頻率，并且因所用的波長而在目標襯底中引起有限反應。現有技術中的射頻加熱僅作為大塊加熱器引入固態市場，與紅外線等其它傳統加熱方法相比在加熱方面并不具有實際差別。

實用新型內容

本實用新型的實施例采用一種微波輔助平行板電場施加器來解決上文所提到的問題，此外還能明顯提升半導體材料退火技術。具體地說，本實用新型的實施例可提供一種使用工業微波加熱和平行板反應來對半導體等目標襯底進行熱處理的熱處理設備。

在本實用新型的一些實施例中，熱處理設備可包含均勻微波場發生器、彼此接近和/或平行固定的兩個板，以及在均勻微波場內耦合到這兩個板和目標襯底的旋轉裝置。均勻微波場發生器可產生頻率范圍為1GHz到24GHz的均勻微波場，并且兩個板可在均勻微波場發生器內彼此保持一定距離。具體地說，板可相隔得足夠近以使得在均勻微波場內在板間形成電容效應。旋轉可使板和目標襯底在均勻微波場內旋轉，從而引起從均勻微波場施加于目標襯底的微波的極性的周期性改變，由此使得傅科電流垂直于板和目標襯底流動。