[发明专利]防止半导体产品高温快速退火时产生缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的制造工艺方法，特别是涉及一种防止半导体产品高温快速退火时产生缺陷的方法。

背景技术

现有半导体产品的工艺制造流程，在接触孔刻开后（硅基板被露出）为了减少接触电阻，会进行高剂量的离子注入（大于E15）。然后，会使用HP8800设备进行高温（高于1000℃）快速退火，退火后用TI（钛）/TIN（氮化钛）/AL（铝）进行填孔。这些产品容易发生漏电异常，从切片结果可以确认为铝钉，即TIN没有能阻挡住AL，导致AL渗透到硅基板将器件源漏导通（参见图1）。

因为发生异常的点分布在对准口对面（见图2，图中位于网格中的多个图形，为多枚硅片分别的漏电特性图），经过换片实验，已经可以确定异常是由快速退火工艺步骤造成。通过实验发现，硅基板在经过离子高剂量轰击过后，会造成表面晶体非晶化。再经过高温工艺步骤时，会更易与氮气进行反应，形成空洞状缺陷（见图3）。而HP8800设备氮气出口正好位于硅片对准口对面，所以在此位置最容易产生缺陷。这种空洞缺陷会导致阻挡层TIN失效即无法填满，而造成铝钉形成。

当产品表面有硅裸露出来时，在经历高温快速退火时会与氮气发生反应，使产品表面形成缺陷，从而影响产品的良率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种防止半导体产品高温快速退火时产生缺陷的方法，能有效防止因为硅基板在高温下容易与氮气反应形成缺陷而导致产品良率下降。

为解决上述技术问题，本发明的防止半导体产品高温快速退火时产生缺陷的方法是采用如下技术方案实现的：在进行高剂量大于等于1E14离子/平方厘米注入后，硅基板被裸露，其中，在进行高温退火时采用氩气作为工艺气体；所述高温是指温度大于等于1000℃，持续时间大于等于10秒。

通常，离子注入后的快速热退火工艺过程中使用氮气用于排除空气中的杂质。因为氮气会在高温下与硅基板发生反应而产生空洞缺陷，因此，本发明使用氩气来替代氮气作为工艺气体即可以避免发生这种反应，防止产生空洞缺陷。同时，因为氩气是惰性气体，所以不会对产品参数和良率造成影响，能有效防止产品良率下降。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是发生漏电产品的切片图；

图2是产品漏电的分布图；

图3是离线实验的缺陷图；

图4是离线实验的颗粒分布图；

图5是防止半导体产品高温快速退火时产生缺陷的方法流程示意图。

具体实施方式

结合图5所示，半导体产品在高剂量离子注入后，进行高温（大于1000℃，持续时间大于10秒）快速退火时，硅表面在此时没有任何保护层即硅表面裸露。针对这种情况需在高温快速退火的升温阶段和高温持续阶段以及降温开始阶段用氩气作为工艺气体，为保证退火气体氛围，氩气流量设定在大于等于5升/分钟，以确保排出空气中的氧气到达需要的水平。

离线实验表明，硅片在高剂量的离子注入后，再经过1000℃以上快速热退火时，表面产生很多孔缺陷（见图4）。机理应为氮气与硅易在高温下反应生成氮化硅，而氮化硅的拉伸应力很大会造成龟裂即观察到的空洞。将高温快速退火工艺气体替换为氩气或其他不易与硅发生反应的惰性气体；这样即可以保证退火氛围中没有过多量的杂质存在，也同时可以确保裸露的硅不会在高温过程中与工艺气体发生反应，从而避免缺陷产生。

以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。例如除氩气外还可以采用其它惰性气体，在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。