【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體制造技術范圍，特別涉及在半導體晶圓片進行激光退火過程中 引入多梯度溫度場的一種。
技術介紹
在半導體制造過程中，為了調節硅片表面局部區域的導電特性，廣泛采用離子注 入技術，對硅片表面的特定區域進行雜質摻雜。離子注入之后，由于所摻雜雜質原子處于硅 晶格中缺陷的狀態，一般需要進行退火的處理，一方面消除摻雜對于半導體材料晶格造成 的損傷，另一方面能夠有效地激活摻雜雜質。傳統的退火采用熱作用的方式進行，例如將待退火的硅片放置于高溫爐管中的常 規熱退火方式。熱退火工藝的一項缺點在于雜質在高溫下的再擴散；為了限制摻雜雜質的 再擴散，一般會采用限制熱作用時間的退火技術；圖1列出了幾種常見的快速熱退火的實 現方案，分別是短時間的快速熱退火1，更短作用時間的熱沖擊退火2，激光脈沖退火3，和 進行輔助性加熱的激光退火4。不同的快速退火技術，在硅片中造成的溫度分布是不同的， 其中快速熱退火1和熱沖擊退火2，在硅片中造成比較均勻的溫度分布5，激光脈沖退火3 可在硅片中造成溫度分布6，特點為，表面很淺的局部溫度很高，但離開表面進入到硅片深 處，則溫度維持在比較低的水平，熱輔助激光退火4，在硅片中造成溫度分布7，與溫度分布 6相比較而言，硅片內部的溫度并不是太低，因而改善了硅片整體的溫度梯度狀況。比較上 述幾種退火可以看出，過高的溫度差所帶來的主要的問題，是它能夠破壞硅片表面的形貌， 使得硅片表面出現微小的裂紋、表面微觀的起伏/不平整等。與本專利技術申請有關的另一項技術背景內容，涉及到半導體材料對于退火激光的光 吸收特性；該特性不僅會影響“激光-半導體材料作用的...
【技術保護點】
一種硅片激光退火中多梯度溫度場的裝置，該激光退火裝置由在光學處理系統（１４）的兩邊分別水平放置退火激光源（１３）和全反射鏡，襯底圓片（１６）載于承片臺（１５）上，全反射鏡將經過光學處理系統（１４）處理形成大束斑的退火激光束（１９）反射后，垂直入射到承片臺（１５）上面的襯底圓片（１６）之上，另外采用一個輔助性加熱的光源（２０）產生輔助性加熱光束（１７）斜入射到襯底圓片（１６）的表面，載片臺（１５）內部裝置的加熱源（１８）用于形成晶圓片本底溫度區域，載片臺（１５）內部安裝用于形成晶圓片本底溫度區域的輔助加熱源（１８）以及裝置自動化運行的計算機控制系統；其特征在于，由退火激光束（１９）、斜入射到襯底圓片（１６）表面的輔助性加熱光束（１７）和載片臺（１５）內部安裝的輔助加熱源（１８）在半導體晶圓片激光退火過程中形成多梯度溫度場；所述的退火激光光源（１３），波長至少在材料的紅外吸收限以內，對于超淺結制作，波長限定為在４００ｎｍ以下；所述的光束處理系統（１４），主要的功能是將激光器（１３）出射的光束進行擴束、對光束整形、光場均勻化，最終得到作用于半導體晶圓片（１６）表面之上的大束斑的退火激光光束（...
【技術特征摘要】
1.一種硅片激光退火中多梯度溫度場的裝置，該激光退火裝置由在光學處理系統 (14)的兩邊分別水平放置退火激光源(1 和全反射鏡，襯底圓片(16)載于承片臺(15) 上，全反射鏡將經過光學處理系統(14)處理形成大束斑的退火激光束(19)反射后，垂直入 射到承片臺(1 上面的襯底圓片(16)之上，另外采用一個輔助性加熱的光源00)產生輔 助性加熱光束(17)斜入射到襯底圓片(16)的表面，載片臺(15)內部裝置的加熱源(18) 用于形成晶圓片本底溫度區域，載片臺(15)內部安裝用于形成晶圓片本底溫度區域的輔 助加熱源(18)以及裝置自動化運行的計算機控制系統；其特征在于，由退火激光束(19)、 斜入射到襯底圓片(16)表面的輔助性加熱光束(17)和載片臺(15)內部安裝的輔助加熱 源(18)在半導體晶圓片激光退火過程中形成多梯度溫度場；所述的退火激光光源(13)，波長至少在材料的紅外吸收限以內，對于超淺結制作，波長 限定為在400nm以下；所述的光束處理系統(14)，主要的功能是將激光器(13)出射的光束進行擴束、對光束 整形、光場均勻化，最終得到作用于半導體晶圓片(16)表面之上的大束斑的退火激光光束 (19)；所述的半導體晶圓片(16)，放置于載片臺(15)之上，并且隨載片臺(15)相對于退火激 光束(19)進行掃描或者步進方式的移動。2.根據權利要求1所述硅片激光退火中多梯度溫度場的裝置，其特征在于，所述的多 梯度溫度場為在半導體晶圓片中造成3個不同溫度區域，這三個溫度區域分別由不同的能 量源提供升溫熱量，其中退火激光光束(19)用于形成硅片淺表面處的高溫區域(10)，輔助 加熱光束(17)用于形成包含高溫區域(10)在內的次高溫區域(11)，載片臺(15)內部安 裝的輔助加熱源(18)用于形成晶圓片本底溫度區域(12)；隨著晶圓片相對于退火激光束 (19)的掃描或者步進式的移動，激光束(19)和輔助加熱光束(17)將移動通過晶圓片的整 個表面，因此高溫區域(10)和次高溫區域(11)，在不同的時間是處于晶圓片表面不同的局 部位置的。3.根據權利要求1所述硅片激光退火中多梯度溫度場的裝置，其特征在于，所述退火 激光束(19)，其作用在于對晶圓片摻雜雜質進行退火，即便是不附加其他輔助性的措施，該 光束也能夠獨立完成退火的作用。4.根據權利要求1所述硅片激光退火中多梯度溫度場的裝置，其特征在于，所述輔助 加熱光束(17)為普通光源或激光光束，對于半導體材料晶圓片的透入深度大于退火激光 光束(19)，并且具備一定的功率，能夠在掃描通過晶圓片表面特定區域的短時間內，令該區 域獲得一定量的溫度提升；在所述的輔助加熱光束(17)和輔助加熱源(18)之間，分擔和協 同完成總的輔助加熱溫升目標。5.根據權利要求1所述硅片激光退火中多梯度溫度場的裝置，其特征在于，所述退火 激光光源(19)和輔助加熱光源(17)，采取但不限于退火激光束正入射、輔助加熱光束斜入 射到晶圓片表面的方式。6.根據權利要求1所述硅片激光退火中多梯度溫度場的裝置，其特征在于，當采用光 束作為輔助加熱源時，光束為單色光或...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴利人，周衛，劉朋，竇維治，劉志弘，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。