半导体结构的热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体结构的热处理方法，包括：离子注入步骤，对半导体结构进行离子注入，形成离子注入结构；微波退火步骤，对半导体结构进行微波退火，其中，离子注入结构由比半导体结构其他部分具有更高微波吸收性能的极性材料制得。通过以上方式，该热处理方法在加热过程中，热量几乎完全作用于半导体结构本身，热预算较低；此外，该热处理方法无需生长和去除高吸收层，解决了现有的吸收层难以去除的问题。

Heat Treatment Method of Semiconductor Structure

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的热处理方法
本专利技术涉及半导体加工工艺领域，更详细地说，本专利技术涉及一种半导体结构的热处理方法。
技术介绍
随着半导体器件尺寸越来越小，不仅对退火工艺中释放应力和激活元素等要求越来越高，对低热预算的要求也逐渐提高。微波退火工艺利用了待退火材料或附加材料吸收微波并将电磁能转变为热能的机理，通过偶极子在微波电场的作用下发生振荡，通过相互摩擦产生热量进行加热，能够满足逐渐提高的低热预算需求。现有技术中的微波退火工艺需要首先在半导体器件表面形成高吸收层，通过高吸收层对微波强吸收的特性，产生的热量对半导体器件进行退火。然而，这种晶圆表面形成高吸收层在微波加热后可能会对前道工艺层产生损伤，且高吸收层不易去除。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种半导体结构的热处理方法，能够避免微波退火工艺对前道工艺层产生影响，同时无需额外生长和去除高吸收层，简化了退火工艺。该半导体结构的热处理方法包括：离子注入步骤，对半导体结构进行离子注入，形成离子注入结构；微波退火步骤，对半导体结构进行微波退火，其中，离子注入结构由比半导体结构其他部分具有更高微波吸收性能的极性材料制得。本专利技术提供的热处理方法首先通过离子注入方法，形成对微波具有较高吸收性能的离子注入结构，再以该离子注入结构为主要热源，对半导体结构整体进行热退火。通过以上方式，该热处理方法在加热过程中，热量几乎完全作用于半导体结构本身，热预算较低；此外，该热处理方法无需生长和去除高吸收层，解决了现有的吸收层难以去除的问题。在本专利技术的较优技术方案中，在离子注入步骤之后，微波退火步骤之前，热处理方法还包括：器件形成步骤，在半导体结构上形成器件层。该热处理方法通过先形成离子注入结构，再形成器件结构的方式，可以有效防止离子注入步骤以及后续的微波退火步骤对器件结构造成损伤，提高所形成的器件结构的稳定性。在本专利技术的较优技术方案中，在离子注入步骤中，半导体结构为硅、锗、砷化镓、绝缘体上硅、绝缘体上锗的衬底。在本专利技术的较优技术方案中，热处理方法包括：提供衬底；在衬底上形成图案化的掩膜层；以掩膜层为掩膜，对衬底进行刻蚀，形成沟槽；在沟槽内形成浅沟槽隔离结构；去除掩膜层；之后，执行离子注入步骤，在离子注入步骤中，至少对位于浅沟槽隔离结构之间的衬底进行离子注入。在本专利技术的较优技术方案中，热处理方法包括：提供衬底；在衬底上形成图案化的掩膜层；之后，以掩膜层为掩膜，执行离子注入步骤；在离子注入步骤之后，还包括以下步骤：去除掩膜层；采用对衬底具有选择性的刻蚀方法，去除离子注入结构之间的衬底，形成沟槽；在沟槽内形成浅沟槽隔离结构。通过离子注入配合选择性刻蚀的方法，该浅沟槽隔离结构和离子注入结构相间排列的结构仅需通过一道光刻工序即可完成，简化了生产工艺。在本专利技术的较优技术方案中，浅沟槽隔离结构的材料为氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。在本专利技术的较优技术方案中，在离子注入步骤中，对衬底的正面、背面或者双面进行离子注入。较为优选的，对衬底的双面进行离子注入，可以使微波退火过程中半导体结构的受热更加均匀。在本专利技术的较优技术方案中，离子注入结构由碳化硅材料制得。碳化硅材料具有较高的导电性能，进而能够通过电导损耗机制，获得更高的对微波的吸收性能，提高微波退火的加热效率。在本专利技术的较优技术方案中，在离子注入步骤中，离子注入的能量为2KeV-5000KeV，离子注入的深度为离子注入步骤中的注入温度为1000℃-1200℃。在高温离子注入过程中，注入离子及衬底受热进行晶格重组，在高温活化条件下，注入离子和衬底材料元素被激活，可以在指定区域形成一层或多层极性材料。通过以上方式，可以在离子注入步骤中直接完成注入离子的激活，简化工艺。附图说明图1-4是本专利技术实施例一中热处理方法各步骤中半导体结构的结构示意图；图5-9是本专利技术实施例二中热处理方法各步骤中半导体结构的结构示意图；图10-13是本专利技术实施例三中热处理方法各步骤中半导体结构的结构示意图。具体实施方式以下，一边参照附图一边大致说明本专利技术的优选实施例。另外，本专利技术的实施例并不限定于下述实施例，能够采用在本专利技术的技术构思范围内的各种各样的实施例。术语和注释应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。在本说明书通篇中对“实施例”的提及表示结合该实施例说明的特定的特征、结构、功能或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。因而，说明书中多处出现的短语“在实施例中”不一定全都指代本专利技术同一实施例。而且，特定的特征、结构、功能或特性可以以任意适合的方式组合到一个或多个实施例中。例如，第一实施例可以与第二实施例组合，只要两个实施例不相互排斥。实施例一本实施例提供了一种半导体结构1的热处理方法，该热处理方法通过在衬底100中注入离子，形成离子注入结构102，以利用该离子注入结构102对微波的高吸收特性，在后续微波退火过程中作为主要热源，对半导体结构1整体进行退火。具体地，该半导体结构1的热处理方法包括以下步骤：参考图1，提供衬底100。衬底100可以是体硅或者绝缘体上硅(SOI)，也可以是锗、锗硅、砷化镓或者绝缘体上锗，本实施例中所述衬底的材料为体硅。采用体硅衬底作为衬底可以降低成本，并且与现有的平面晶体管的制作工艺兼容。衬底100具有正面100a和背面100b。参考图2，离子注入步骤，在衬底100的正面100a和背面1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的热处理方法，其特征在于，包括：离子注入步骤，对所述半导体结构进行离子注入，形成离子注入结构；微波退火步骤，对所述半导体结构进行微波退火，其中，所述离子注入结构由比所述半导体结构其他部分具有更高微波吸收性能的极性材料制得。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的热处理方法，其特征在于，包括：离子注入步骤，对所述半导体结构进行离子注入，形成离子注入结构；微波退火步骤，对所述半导体结构进行微波退火，其中，所述离子注入结构由比所述半导体结构其他部分具有更高微波吸收性能的极性材料制得。2.如权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，在所述离子注入步骤之后，所述微波退火步骤之前，所述热处理方法还包括：器件形成步骤，在所述半导体结构上形成器件层。3.如权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，在所述离子注入步骤中，所述半导体结构为硅、锗、砷化镓、绝缘体上硅、绝缘体上锗的衬底。4.如权利要求3所述的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成图案化的掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，对所述衬底进行刻蚀，形成沟槽；在所述沟槽内形成浅沟槽隔离结构；去除所述掩膜层；之后，执行离子注入步骤，在所述离子注入步骤中，至少对位于所述浅沟槽隔离结构之间的所述衬底进行离子注入。5.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宇航，廖宜专，吴宗祐，林宗贤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32