用于晶圆的快速退火工艺制造技术

本发明专利技术属于集成电路制造技术领域，尤其涉及晶圆的快速退火工艺。本发明专利技术提供的用于晶圆的快速退火工艺，在基础中快速退火工艺中的快速升温步骤前对硅片进行固相外延处理。重参杂离子造成晶格损伤，在离子布植接面形成非晶与单晶的界面，通过中低温短时间回火，界面下方的单晶体可作为非晶层再结晶的籽晶而完成固相外延流程，砷造成的晶格损伤会随着结晶大幅修复，同时因为此过程温度不会太高且时间相对较短，因此并不会影响其他轻参杂离子的扩散而造成接面变深。因此，本发明专利技术提供的工艺无需额外制程，成本投入，在已有工艺制程中引入新的方案，既能实现对重参杂离子造成的高晶格损坏修复，同时能兼顾保证所有离子高活化率以及形成浅接面。成浅接面。成浅接面。

【技术实现步骤摘要】
用于晶圆的快速退火工艺


[0001]本专利技术属于集成电路制造
，尤其涉及晶圆的快速退火工艺。

技术介绍

[0002]集成电路制造过程中，利用离子注入来添加参杂物控制电子或电洞，使实现增加或降低半导体导电能力的必要步骤。基于半导体元件尺寸的不断微缩，如图1所示，制造工艺需要更高剂量的离子参杂(如砷，硼等离子)并且用以满足低阻值的需求。而伴随而来的问题却是大量晶格损坏，尤其是重参杂离子如砷，相关的晶格损坏如果正好处于浅接面，将会严重影响漏电流甚至造成元件失效。
[0003]现有技术中，为了解决上述问题会采用传统炉管(FURNACE)退火和快速热退火(RTP)这两种技术方案。如图2所示，传统炉管退火可以完全修复晶格损伤并活化离子，但因为长时间的制程时间造成的高热预算，无法满足先进工艺浅接面的工艺需求。如图3所示，快速热退火在大约500度左右稳温20到30秒然后快速升温至超过1000度，在尖峰温度正负50度内停留时间小于1.5秒而形成高离子活化的浅接面。因为在稳温500度(温度低且时间短)以及尖峰温度(超过1000度)时间太短，砷离子植入造成的晶格损坏界面修复率相对较低，造成后续高温回火时瞬态增强性扩散(Transient Enhanced Diffusion，TED)增加，以及高漏电问题。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了用于晶圆的快速退火工艺，目的是为了解决现有的集成电路制造过程中，离子植入造成的晶格损坏，高离子活化率，以及形成浅接面无法同时满足的技术问题。
[0005]本专利技术提供的用于晶圆的快速退火工艺，具体技术方案如下：
[0006]用于晶圆的快速退火工艺，在基础中快速退火工艺中的快速升温步骤前对硅片进行固相外延处理。
[0007]在某些实施方式中，包括如下步骤：
[0008]S1，加载经过离子注入处理的硅片；
[0009]S2，固相外延处理；
[0010]S3，快速升温；
[0011]S4，退火冷却；
[0012]S5，卸载晶圆。
[0013]特别地，步骤S1中，所述离子注入处理为重掺杂处理，所述离子为原子质量大于70的离子。
[0014]特别地，所述离子为砷离子、磷离子或硼离子。
[0015]特别地，步骤S2中，所述固相外延处理为20
‑
30秒的700
‑
750℃的中低温回火处理。
[0016]特别地，步骤S3中，所述快速升温的升温速率大于100℃/s，所述快速升温过程中
的尖峰温度为1000
‑
1080℃。
[0017]特别地，步骤S4中，所述退火冷却的降温速率大于100℃/s。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的用于晶圆的快速退火工艺，在基础中快速退火工艺中的快速升温步骤前对硅片进行固相外延处理。重参杂离子造成晶格损伤，在离子布植接面形成非晶与单晶的界面，通过中低温(700
‑
750度)短时间(20
‑
30秒)回火，界面下方的单晶体可作为非晶层再结晶的籽晶而完成固相外延流程。在固相外延过程中，砷造成的晶格损伤会随着结晶大幅修复，同时因为此过程温度不会太高且时间相对较短，因此并不会影响其他轻参杂离子的扩散而造成接面变深。因此，本专利技术提供的工艺无需额外制程，成本投入，在已有工艺制程中引入新的方案，既能实现对重参杂离子造成的高晶格损坏修复，同时能兼顾保证所有离子高活化率以及形成浅接面。
附图说明
[0019]图1是现有技术中半导体元件制造工艺离子参杂的示意图；
[0020]图2是现有技术中传统炉管退火工艺的温度变化示意图；
[0021]图3是现有技术中快速热退火工艺的温度变化示意图；
[0022]图4是本专利技术实施例1提供的用于晶圆的快速退火工艺的流程图；
[0023]图5是本专利技术实施例1提供的用于晶圆的快速退火工艺的温度变化示意图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供的用于晶圆的快速退火工艺，具体实施方式如下：
[0027]如图4
‑
5所示，用于晶圆的快速退火工艺，包括如下步骤：
[0028]S1，加载经过砷离子重掺杂的硅片，其中由于砷离子重掺杂造成硅片的晶格损伤，在离子布植接面形成非晶与单晶的界面。
[0029]S2，固相外延处理，通过中低温(700
‑
750度)短时间(20
‑
30秒)回火，界面下方的单晶体可作为非晶层再结晶的籽晶而完成固相外延流程，在固相外延过程中，砷造成的晶格损伤会随着结晶大幅修复；同时因为此过程温度不会太高且时间相对较短，因此并不会影响其他轻参杂离子的扩散而造成接面变深。
[0030]S3，快速升温，快速升温的升温速率>100℃/s；其中快速升温的尖峰温度是1066摄氏度。
[0031]S4，退火冷却，退火冷却的降温速率>100C/s；后续快速退火过程(大于1000度，小于1.5秒)可以保证所有离子的高活化率。
[0032]S5，卸载晶圆。
[0033]上述仅本专利技术较佳可行实施例，并非是对本专利技术的限制，本专利技术也并不限于上述举例，本
的技术人员，在本专利技术的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于晶圆的新型快速退火工艺，其特征在于，在基础中快速退火工艺中的快速升温步骤前对硅片进行固相外延处理。2.根据权利要求1所述的用于晶圆的新型快速退火工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1，加载经过离子注入处理的硅片；S2，固相外延处理；S3，快速升温；S4，退火冷却；S5，卸载晶圆。3.根据权利要求2所述的用于晶圆的新型快速退火工艺，其特征在于，步骤S1中，所述离子注入处理为重掺杂处理，所述离子为原子质量大于70的离子。4.根据权利要求3所述的用于晶圆的新型快速退火工艺，其特征在于，所述离子为砷离子、磷离子或硼离子。...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文波，叶甜春，罗军，赵杰，王云，
申请(专利权)人：澳芯集成电路技术广东有限公司，
类型：发明
国别省市：