本发明专利技术提供了一种具有多个有源器件构图的半导体衬底。有源器件构图中至少一些包括掺杂区域。衬底具有多个表面区域，包括有源器件构图和非构图区域，其对于近红外波长的光分别具有不同的反射率。确定在近红外波长的最大反射率和在近红外波长的最小反射率之间的第一差值。确定第二红外波长，对于它的最大反射率和最小反射率之间的第二差值基本小于在近红外波长的第一差值。在衬底上使用提供第二波长的光的第二光源进行快速热处理（ＲＴＰ）尖峰退火掺杂剂活化步骤。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造方法。
技术介绍
非本征半导体依靠掺杂剂来提供所需要的载流子密度。包括两个主要步骤掺杂 剂注入和掺杂剂活化。在传统的CMOS制造中，离子束将掺杂剂注入到晶片中，但是它们还 没有处于提供所需要的载流子密度的位置。掺杂剂只能在被活化或置于晶格中的硅位置时 才能提供载流子。在注入之后，传统上使用高温退火步骤来活化掺杂剂离子并修正由注入 引起的晶格损坏。如果使用均温退火工艺，则活化温度可能超过IOO(TC。 快速热处理(RTP)尖峰退火已经替代了用于掺杂剂活化的体硅热均温退火。RTP 尖峰退火提供了在高温下(> 1000°C)的快速表面退火(第二层)以使得掺杂剂的电活化 率最大化，同时具有较低的扩散。 然而，具有特定热辐射波长的传统RTP尖峰退火由于对于不同材料的热吸收不 同，所以要承受构图负载效应。包括多个具有不同反射率的表面材料的晶片加热不均匀。具 有低反射率的区域的加热小于具有高反射率的区域，干扰了掺杂区域中的掺杂剂活化的一 致性。 需要改进的掺杂剂活化方法。
技术实现思路
在一些实施例中提供了一种方法，包括提供半导体衬底，其具有形成在其上或其 中的多个构图。构图中至少一些包括掺杂区域。衬底具有多个表面区域，包括构图和非构 图区域，其对于近红外波长的光分别具有不同的反射率。在衬底上使用远红外光进行快速 热处理(RTP)尖峰退火掺杂剂活化步骤。 在一些实施例中提供了一种方法，包括提供半导体衬底，其具有形成在其上或其 中的多个有源器件构图。有源器件构图中至少一些包括有源器件构图和非构图区域，其对 于近红外波长的光分别具有不同的反射率。确定在近红外波长的不同反射率中的最大值和 在近红外波长的不同反射率中的最小值之间的第一差值。确定第二红外波长，对于第二红 外波长的光的不同反射率中的最大值和对于第二红外波长的光的不同反射率中的最小值 之间的第二差值基本小于在近红外波长的第一差值。在衬底上使用提供第二波长的光的第 二光源进行快速热处理(RTP)尖峰退火掺杂剂活化步骤。 在一些实施例中提供了一种用于处理晶片的设备，包括腔室，其中具有夹盘用于 支持半导体衬底，所述半导体衬底具有形成在其上或其中的多个构图。构图中的至少一部 分包括掺杂区域。衬底具有多个表面区域，包括构图和非构图区域，其对于近红外波长的光 分别具有不同的反射率。光源配置为将远红外光直射到衬底上。控制器控制加热以在衬底 上进行快速热处理(RTP)尖峰退火掺杂活化步骤。附图说明 图1为半导体晶片表面上的不同材料的反射率的示意图； 图2为材料在不同波长的反射率之间的最大差值的示意图； 图3为示例性的设备的原理图； 图4为进行掺杂活化的方法的流程图； 图5为设备的变体的示意图； 图6为对于不同材料的热辐射率对比RTP光波长的示意图； 图7为对于几个RTP光波长孤立区和密集区之间的温度差值的示意图。具体实施例方式示例性的实施例的描述用于结合附图进行理解，附图作为全部说明书的一部分。 以下描述了实施例，其中RTP尖峰退火处理用于掺杂剂活化。局部温度波动将影响掺杂剂的性能。 用于掺杂剂活化的传统的RTP尖峰退火使用波长为大约0. 5 m(可见-青)到大约0. 9 ii m(近红外)之间的光源来进行，例如，使用卤鸨灯。 图1示出了一些典型的半导体晶片表面材料对于具有波长为大约0. 5 m的可见(青)光的表面反射率的柱状图，包括硅(0D)，多晶硅(Poly)，氮化物(SW)，和浅沟槽隔离(STI)。这些材料之间的最大差值为SW的最大反射率(0. 9)和STI区域的最小反射率(0. 15)之间的差值AM = 0. 75。对于该波长的给定的光量，SW反射的每单位面积的热量为该量的大约90X，STI反射的热量大约为该量的15%。假设基本上没有被反射的所有的光都被表面层或表面的相邻层吸收了 (没有传递)，则SW区域吸收了该量的大约10% ， STI区域吸收了该量的大约85%。如果暴露在相同光强度中的两种材料的反射率之间的差值高，那么被这些材料吸收的热量之间的差值也高。材料的温度增加正比于提供到该材料上的热量。因此，在热RTP过程中，局部温度变化与周围构图设计的反射率的差值相关联。 在管芯内或管芯之间，非均匀加热由于构图负载可能导致非均匀的掺杂剂活化。管芯间效应更有可能发生在多目标晶片(MPW)中，如台湾积体电路制造股份有限公司的CYBERSHUTTLETM器件原型业务，其包括在单个晶片上的多类型的管芯。不同的管芯，具有彼此不同的构图密度，可能吸收彼此不同的热量。 辐射能量的吸收依赖于材料的反射率和吸收率物理特性。专利技术人确定，对于半导体集成电路中常用的材料，在与典型的集成电路制造中使用的属性具有相似属性的不同的材料中，具有较长波长的光的反射率差值和辐射率(吸收率)差值小于较短的波长。专利技术人确定，使用较长辐射波长进行RTP尖峰退火可以改善构图负载效应。 图2示出了对于具有相同表面材料(氧化物，Poly， SW和STI)的晶片，如上参考图l所述，不同表面材料之间的最大反射率差值的柱状图。这些材料对于不同波长的光具有不同的反射率。对于波长为大约0.5ym的青(可见)光，最大反射率差值为0.75，如上参考图1所述。对于波长为0.9iim的近红外光，四种材料(氧化物，Poly，SW和STI)中的任意两个之间的最大反射率差值为0. 47。对于波长为大约1. 5 i！ m的短波红外光，四种材料(氧化物，Poly， SW和STI)中的任意两个之间的最大反射率差值为0. 31。 因此，专利技术人确定，对于典型的集成电路材料，最大反射率差值在光的波长增大时5会减小。从而，不同的光源可以用于RTP尖峰退火，其产生的最大反射率差值A皿基本小于使用波长为大约0. 9 m的近红外光。 在一些实施例中，使用具有l.Oiim或更长的波长的光源。在一些实施例中，使用具有1. 5 y m或更长的波长的光源。在一些实施例中，使用中波红外光源(2. 5 ii m到8 y m)。 在一些实施例中，光源为具有长热辐射波长的远红外光。远红外光能够使半导体衬底表面的不同材料的反射率之间的反射率差值最小化，造成基本小于近红外光的反射率差值。 图3示出了用于处理晶片的示例性设备300的结构图。该设备包括腔室300，其中具有夹盘312用于支持半导体衬底310。衬底310具有多个形成在其上或其中的构图。构图中的至少一些包括掺杂区域。衬底310具有多个表面区域，其对于近红外波长的光分别具有不同的反射率。 远红外激光器302配置为将远红外光直射到衬底上。在一些实施例中，远红外激光器302选自p型锗激光器、量子级联激光器、自由电子激光器和飞秒钛宝石锁模激光器(Femtosecond Ti :sapphire mode-locked laser)中的一个。在一些实施例中，激光器302选自法布里-珀罗激光器、分布反馈激光器和外腔量子级联激光器中的一个。 控制器320控制激光器302在衬底上进行快速热处理(RTP)尖峰退火掺杂剂活化步骤。控制器320选择启动RTP尖峰退火步骤的时间，并包括计时器来在进行RTP尖峰退火的适合的光量被传递后结束RTP尖峰退火。例如，在一个实施例中，RTP尖峰退火在1000-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括：提供半导体衬底，其具有多个形成在其上或其中的构图，所述构图中至少一些包括掺杂区域，所述衬底具有多个表面区域，包括构图和非构图区域，其对于近红外波长的光分别具有不同的反射率；以及在衬底上使用远红外光进行快速热处理（ＲＴＰ）尖峰退火掺杂剂活化步骤。
【技术特征摘要】
US 2009-1-27 12/360,437一种方法，包括提供半导体衬底，其具有多个形成在其上或其中的构图，所述构图中至少一些包括掺杂区域，所述衬底具有多个表面区域，包括构图和非构图区域，其对于近红外波长的光分别具有不同的反射率；以及在衬底上使用远红外光进行快速热处理(RTP)尖峰退火掺杂剂活化步骤。2. 根据权利要求1所述的方法，其中对于所述远红外光的所述不同反射率中的最大值 和所述不同反射率中的最小值之间的差值大约为0. 31或更小。3. 根据权利要求2所述的方法，其中在所述近红外波长的所述不同反射率中的最大值 和所述不同反射率中的最小值之间的差值大约为0. 47。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多个表面区域选自硅、多晶硅、氧化硅和氮化 硅中的至少两个，其中所述掺杂区域选自硼、磷、砷和BF2中的至少一个。5. —种方法，包括提供半导体衬底，其具有形成在其上或其中的多个有源器件构图，所述有源器件构图 中的至少一些包括掺杂区域，所述衬底具有多个表面区域，包括所述有源器件构图和非构 图区域，其对于近红外波长的光分别具有不同的反射率；确定在所述近红外波长的所述不同反射率中的最大值和在所述近红外波长的所述不 同反射率中的最小值之间的第一差值；确定第二红外波长，使得对于所述第二红外波长的光的不同反射率中的最大值和对于 所述第二红外波长的光的不同反射率中的最小值之间的第二差值基本小于在所述近红外 波长的所述第一差值；以及在所述衬底上使用提供所述第二波长的光的第二光源...
【专利技术属性】
技术研发人员：林金明，杨宗儒，杨棋铭，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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