[发明专利]快速热退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造，特别是涉及一种快速热退火方法。

背景技术

离子注入技术是半导体制造工艺中的一种掺杂方法，其将杂质注入硅片中使硅片具备P型或N型半导体特性。高温退火工艺则是一种控制产品均匀性的方法，其将注入到硅片中的杂质激活，使硅片表面各个区域的电阻更加一致。常规的高温长时间退火方法会使注入杂质再扩散，造成有效沟道变短，限制了注入工艺的优势发挥。因此，通常都采用快速热退火工艺。

随着半导体制程的不断发展，产品的均匀性要求越来越高，特别是对于线宽较窄的产品，单片内（wafer in wafer，WIW）的均匀性太差很有可能使器件失效。

在半导体制程中，通常都会使用质量控制（quality control，QC）来保证产品的一致和稳定。热退火工艺的QC即通过调整晶圆各个区域对应的灯管功率来使晶圆均匀性达到最佳时所得到的快速热退火的菜单参数。

传统的调节方式是，产品的所有高温菜单都使用QC时所得的菜单参数，然而如果产品的均匀性分布图和QC的均匀性分布图不一致，则很难通过单独调整QC菜单的均匀性来调整产品的均匀性。

发明内容

基于此，有必要提供一种提高产品均匀性的快速热退火方法。

一种快速热退火方法，包括如下步骤：获取采用质量控制参数热退火所得到的晶圆的第一均匀性分布数据；获取产品实际热退火所得到的晶圆的第二均匀性分布数据；比较所述第一均匀性分布数据和第二均匀性分布数据，得到产生差异的晶圆区域；将所述产生差异的晶圆区域对应的灯管进行功率调整。

在其中一个实施例中，所述将产生差异的晶圆区域对应的灯管进行功率调整的步骤中，将机台中的质量控制菜单中相应的灯管参数作为产品菜单中对应的灯管参数进行调整。

在其中一个实施例中，所述第一均匀性分布数据和第二均匀性分布数据均为晶圆的表面电阻的等高线图。

上述快速热退火方法，对不同区域的灯管采用不同的功率进行定点调整，能够提高产品的均匀性。

附图说明

图1（a）为快速热退火系统部分结构俯视图；

图1（b）为快速热退火系统部分结构侧视图；

图2为快速热退火系统中的时间-温度曲线；

图3为一实施例的快速热退火方法流程图；

图4为在某个QC菜单下得到的晶圆的第一均匀性分布图；

图5为对应图4的QC菜单的产品实际生产得到的晶圆的第二均匀性分布图。

具体实施方式

快速热退火是在晶圆进行离子注入后激活晶圆中离子的较有效的方法。如图1（a）和图1（b）所示，该快速热退火炉10的热源采用上下两列互相垂直交错排列的灯管，每列都包括若干等间距分布的灯管110，晶圆120位于交错的灯管110之间。交错的灯管110都对应了不同的加热区域，当晶圆120在进行热退火时，晶圆120被加热后各个区域间的温度差异越小，则晶圆120的电阻均匀性越高，产品的质量越好。

快速热退火包括三个主要阶段：升温阶段、温度保持阶段以及快速冷却阶段。如图2所示，为一种较普遍的快速热退火的时间-温度曲线图。

升温阶段是采用灯管将晶圆某个区域从常温升至预定的温度，根据需要可以控制单位时间内的温度变化量，在快速热退火系统中，单位时间内的温度变化量可以达到250℃/s。

温度保持阶段在升温阶段结束之后，温度到达某个预设的值（例如1000℃）并保持一定的时间（例如10~15秒）使离子充分激活并达到平衡状态。

之后就进入快速冷却阶段。

在快速热退火的工艺中，升温阶段也叫pre-stab阶段，温度保持阶段和快速冷却阶段也叫主工艺阶段。其中pre-stab阶段一般持续5~20秒，该步骤对于产品的均匀性影响较大，不能轻易改变。在不同产品的制作工艺中，需要使用不同的主工艺，因而主工艺的温度和时间不同。这样就产生了QC菜单和产品菜单下的均匀性差异。

为了使产品的均匀性保持一致，对晶圆各个区域对应的灯管的功率进行独立调整。提供一实施例的快速热退火方法。如图3所示，一实施例的快速热退火方法包括以下步骤。