CN103311099B - 降低激光峰值退火工艺缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，该方法包括：提供一晶圆；对所述晶圆的正面进行退火工艺后，继续对所述晶圆的背面进行清洗工艺，以去除在所述退火工艺中吸附于所述晶圆背面上的颗粒污染物。本发明通过在对晶圆进行退火工艺后，采用清洗液继续对退火后的晶圆背面进行清洗，从而使在退火过程中背面产生颗粒污染的晶圆能够在清洗液的清洗下，恢复其背面的清洁，从而减少因颗粒污染而引起的不良影响，进而提高半导体器件的良率。

Description

降低激光峰值退火工艺缺陷的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件加工工艺中降低工艺缺陷的方法，尤其涉及一种降低激光峰值退火工艺缺陷的方法。

背景技术

目前，随着CMOS半导体器件工艺的发展，相比过去，半导体器件的尺寸按照比例变得更小。而确保半导体器件尺寸向45纳米、28纳米或更低的技术代延伸的保障是依赖超浅结技术的发展。

图1A是现有技术中半导体器件超浅结源漏（Ultrashallowjunction）工艺后的器件结构示意图。如图1A所示，半导体器件包括一硅衬底1’，在其上表面形成栅极结构2’，对该半导体器件的超浅结采用低能量的离子注入工艺，将所需的半导体杂质（通常P型杂质包括硼、铟等元素，N型杂质包括磷、砷等元素）注入到硅片的表面，然后通过高温退火工艺，修复离子注入对硅表面带来的损伤，同时激活掺入到硅片表面的杂质原子，从而形成超浅结的源漏区域5’。随着半导体器件尺寸的缩小，在45纳米及以下的工艺节点下，半导体器件沟道长度的减小对超形成超浅结的源漏区域提出了更高的要求。不仅需要形成超浅结深，以避免短沟道效应，而且还需要提高杂质原子激活率，减小器件源、漏电阻，以提升器件工作电流。

在这样的情况下，传统的退火工艺（炉管退火FuranceAnneal、快速热退火RTA、快速峰值退火SpikeAnneal）已经无法满足器件工艺要求，因此，能够实现无扩散结的激光峰值退火（LaserSpikeAnneal，简称LSA）工艺逐渐成为半导体制造工艺中的关键技术。

图1B是现有技术中的激光峰值退火工艺的硅片冷却装置的结构示意图，如图1B所示，激光峰值退火工艺的硅片101冷却是通过热卡盘102（HotChuck）上的冷却水装置103进行冷却。为了实现高效热传导，快速冷却硅片101表面，减小热预算以及避免杂质原子热扩散等效果，热卡盘102利用高真空装置（未在图中示出）与硅片紧密吸合接触。正是由于硅片101与热卡盘102之间的紧密吸合，在进行激光峰值退火工艺过程中，硅片101背面会产生颗粒污染，这就会对产品产生不良影响。

中国专利（公开号：CN1877433A）公开了一种用于激光退火的移相器，其能够有效地防止颗粒的附着。第一层（1）和第三层（3）设置成由石英玻璃制成，并且在这些层（1、3）的表面中形成细沟槽（5、6）的两维图案。将第一层（1）和第三层（3）设置成使得在使没有沟槽（5、6）的表面彼此面对的状态下将第二层（2）夹在这两层之间。第一层（1）的周边边缘部分通过间隔器（4）叠置在第三层（3）的周边边缘部分上。第二层（2）由被引入到第一层（1）和第三层（3）之间的惰性气体形成。该专利虽然能够解决晶圆在进行激光退火过程中的背面颗粒附着问题，但是，其是通过一个激光退火的移相器来实现的，该移相器并不一定与所有的制程机台兼容，因此，该方法存在着一定的局限性。

中国专利（公开号：CN1334312A）公开了一种廉价的表面处理溶液，能够选择性地降低在玻璃等绝缘衬底上通过激光退火法形成的多晶硅膜表面的平均粗糙度（Ra）。该多晶硅膜的表面处理溶液，实质上由0.01-0.5质量%的氢氟酸或者0.5-5质量%的氟化铵、50.0-80.0质量%的硝酸和水组成。该专利公开了一种在激光退火工艺后对硅片进行清洗的溶液，该溶液能够改善硅片表面的粗糙程度。而并未提及对硅片背面颗粒污染的解决方案。

因此，就目前而言，业界还不存在有效解决激光退火工艺中晶圆背面易受颗粒污染物污染这一问题的普遍性的解决方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种降低激光峰值退火工艺缺陷的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，应用于超浅结工艺中，其中，所述方法包括；

提供一晶圆；

对所述晶圆的正面进行退火工艺后，继续对所述晶圆的背面进行清洗工艺，以去除在所述退火工艺中吸附于所述晶圆表面上的颗粒污染物。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，于所述退火工艺前对所述晶圆进行源漏离子注入工艺。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，所述源漏离子注入工艺包括轻掺杂工艺和重掺杂工艺；

所述退火工艺包括第一激光峰值退火工艺和第二激光峰值退火工艺；

所述清洗工艺包括第一清洗工艺和第二清洗工艺。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，还包括：

对所述晶圆进行轻掺杂工艺后，对该晶圆进行第一激光峰值退火工艺，并采用所述第一清洗工艺对所述晶圆的背面进行清洗；

继续对所述晶圆进行重掺杂工艺，并采用第二激光峰值退火工艺对所述晶圆进行退火后，利用所述第二清洗工艺对该晶圆的背面再次进行清洗。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，在所述退火工艺中，采用吸附装置吸附所述晶圆的背面，以固定该晶圆。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，所述晶圆的正面设置有栅极结构。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，所述栅极结构包括一栅氧层、多晶硅栅极和栅极侧壁；

所述栅氧层覆盖所述晶圆的上表面；

所述多晶硅栅极覆盖所述栅氧层的上表面；

所述栅极侧壁覆盖所述栅氧层和所述多晶硅栅极的两侧。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，所述退火工艺为激光峰值退火工艺。

所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其中，采用去离子水对所述晶圆的背面进行清洗工艺。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明通过在对晶圆进行激光峰值退火工艺后，采用清洗液继续对退火后的晶圆背面进行清洗，从而使在退火过程中背面产生颗粒污染的晶圆能够在清洗液的清洗下，恢复其背面的清洁，从而减少因颗粒污染而引起的不良影响，进而提高半导体器件的良率。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1A是现有技术中半导体器件超浅结源漏工艺后的器件结构示意图；

图1B是现有技术中激光峰值退火工艺的硅片冷却装置的结构示意图；

图2是本发明方法的步骤示意图；

图3A是本发明进行轻掺杂源漏离子注入工艺中的半导体器件结构示意图；

图3B是本发明进行第一次激光峰值退火工艺中的半导体器件结构示意图；

图3C是本发明进行重掺杂的源漏离子注入工艺的半导体器件的结构示意图；

图3D是本发明进行第二次激光峰值退火工艺中的半导体器件结构示意图；

具体实施方式

本发明提供一种半导体器件加工工艺中降低工艺缺陷的方法，尤其是一种降低激光峰值退火工艺缺陷的方法。本发明可用于技术节点为45/40nm的工艺中；本发明可用于Logic、Memory、RF、HV等技术平台中。

本发明方法能够应用于45纳米及以下的半导体制造工艺中。下面结合附图和具体实施例对本发明方法进行详细说明。

图2是本发明方法的步骤示意图。

图3A～3D是半导体器件在制造过程中依次经过轻掺杂源漏注入工艺、激光峰值退火工艺、源漏注入工艺和再次激光峰值退火工艺后的器件结构示意图。

如图3A所示，在图3A中所绘示的半导体器件包括一硅衬底1和位于该硅衬底1之上的栅极结构。该栅极结构位于硅衬底1的上表面，该栅极结构包括一栅氧层21、多晶硅栅极22和栅极侧壁23；栅氧层21覆盖于硅衬底1的上表面，该多晶硅栅极22位于该栅氧层21的上表面，多晶硅栅极22和栅氧层21的两侧均设置有栅极侧壁23。如图3A所示，对该半导体器件进行轻掺杂源漏离子注入工艺，使得在上述的半导体结构中形成轻掺杂区域，此时，注入的离子4非均匀的分布于轻掺杂区域。在该步骤中离子注入的能量和剂量可根据实际工艺需求进行选择，因该为本领域的公知技术，故在此不进行详细赘述。

图3B绘示的是进行第一次激光峰值退火工艺中的半导体器件结构示意图。在进行了上述的轻掺杂的源漏离子注入工艺后，如图3B所示，继续对该半导体器件进行激光峰值退火工艺，使得在之前的轻掺杂源漏离子注入工艺中形成的轻掺杂区域3内注入的离子4能够在激光峰值退火工艺中进行重分布，以达到均匀分布的效果，从而减少由于离子注入而产生的晶格缺陷。

图3C是进行重掺杂的源漏离子注入工艺的半导体器件的结构示意图。如图3C所示，继续对该半导体器件进行重掺杂的源漏离子注入工艺，以在上述的半导体器件的结构中形成源区和漏区。在该步骤中，由于采用的是重掺杂的离子注入工艺，在离子注入过程中，注入离子的剂量要大于轻掺杂离子注入工艺中的离子注入剂量。由于离子注入之后，在离子注入区域的硅衬底中同样会形成注入离子4的不均匀分布，因此，仍然需要对半导体器件进行退火工艺，以修复硅衬底1上的源区和漏区的晶格缺陷。

继续对该半导体器件进行激光峰值退火工艺，如图3D所示，图3D是进行第二次激光峰值退火工艺中的半导体器件结构示意图，通过对该半导体器件再次进行激光峰值退火工艺，修复高掺杂的源漏离子注入工艺中的注入离子4对硅表面产生的损伤，并同时激活掺入到硅片表面的注入离子4，从而形成超浅结源漏5。

由于，在激光峰值退火工艺中需要对硅片进行加热和冷却，而在冷却的过程中，不可避免的会引入颗粒污染物污染硅片的背面，因此，需对该激光峰值退火工艺过后的硅片的背面进行清洗，以除去硅片背面所吸附的颗粒污染物，从而避免颗粒污染物给半导体器件带来的不良影响，进而提高半导体器件的良率。在对硅片的背面进行清洗时，根据工艺需求采用任何形式的清洗方式，仅需要保证在进行清洗之后能够去除晶圆背面所附着的颗粒污染物即可，清洗所用的清洗剂优选采用去离子水；另外，可采用清洗机台（ScrubberClean）对晶圆的背面进行清洗，由于清洗机台是半导体生产过程中十分常见的一种制程机台，因此，在本发明方法中采用该机台对硅片进行清洗并不会引起额外的成本增加以及和工艺步骤不兼容的问题。

综上所述，本发明通过在激光峰值退火工艺后增设一步对硅片背面的清洗工艺，能够有效减少硅片因激光峰值退火工艺而引起的硅片背面的颗粒污染，从而降低激光峰值退火对后续工艺步骤的不良影响，最终提高产品的良率。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，应用于超浅结工艺中，其特征在于，所述方法包括；

提供一晶圆；

对所述晶圆的正面进行退火工艺后，继续对所述晶圆的背面进行清洗工艺，以去除在所述退火工艺中吸附于所述晶圆表面上的颗粒污染物。

2.如权利要求1所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其特征在于，于所述退火工艺前对所述晶圆进行源漏离子注入工艺。

3.如权利要求2所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其特征在于，所述源漏离子注入工艺包括轻掺杂工艺和重掺杂工艺；

所述退火工艺包括第一激光峰值退火工艺和第二激光峰值退火工艺；

所述清洗工艺包括第一清洗工艺和第二清洗工艺。

4.如权利要求3所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其特征在于，还包括：

对所述晶圆进行轻掺杂工艺后，对该晶圆进行第一激光峰值退火工艺，并采用所述第一清洗工艺对所述晶圆的背面进行清洗；

继续对所述晶圆进行重掺杂工艺，并采用第二激光峰值退火工艺对所述晶圆进行退火后，利用所述第二清洗工艺对该晶圆的背面再次进行清洗。

5.如权利要求1所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其特征在于，在所述退火工艺中，采用吸附装置吸附所述晶圆的背面，以固定该晶圆。

6.如权利要求1所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其特征在于，所述晶圆的正面设置有栅极结构。

7.如权利要求6所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其特征在于，所述栅极结构包括一栅氧层、多晶硅栅极和栅极侧壁；

所述栅氧层覆盖所述晶圆的上表面；

所述多晶硅栅极覆盖所述栅氧层的上表面；

所述栅极侧壁覆盖所述栅氧层和所述多晶硅栅极的两侧。

8.如权利要求1所述的降低激光峰值退火工艺缺陷的方法，其特征在于，采用去离子水对所述晶圆的背面进行清洗工艺。