微波退火工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及微波退火工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造過程中，通常需要多次用到退火工藝，以起到釋放應(yīng)力、激活元素等目的。除了常用的熱退火工藝之外，現(xiàn)有技術(shù)中還采用了一種微波退火工藝。
[0003]微波退火工藝主要是待退火材料吸收微波并將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿臋C(jī)制，該機(jī)制包含:電導(dǎo)(歐姆)損耗、介電損耗以及磁損耗。因此，微波由于能被材料吸收使材料升溫而成為一種退火的手段。早期，該種退火方式主要被用于陶瓷等物質(zhì)的合成。近年來，由于摩爾定律的持續(xù)發(fā)展帶來的特征尺寸顯著減小，以及低溫襯底的廣泛應(yīng)用前景，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)退火過程的熱預(yù)算控制有了更高要求，微波退火開始作為半導(dǎo)體退火工藝被研究。
[0004]相比于傳統(tǒng)的退火方式(快速熱退火或者爐管退火)，微波退火的主要優(yōu)點(diǎn)包含:瞬間施加與撤除能量；直接加熱材料而非通過熱傳導(dǎo)；材料內(nèi)部與表面同時(shí)加熱；選擇性加熱。微波與材料相互作用時(shí)可能存在“非熱效應(yīng)”(Non-thermal effect)，使得一些物理變化或者化學(xué)反應(yīng)在低于其特征溫度時(shí)即可發(fā)生。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，通常包括非接觸式微波退火和接觸式退火兩種方式。然而，對(duì)于非接觸式微波退火，熱量通常需要經(jīng)由輻射傳遞或中間氣氛的傳導(dǎo)進(jìn)行傳遞，存在效率低的問題。對(duì)于接觸式微波退火，也可能存在由于接觸不均勻帶來的加熱不均勻等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種微波退火工藝，在功能層上均勻覆蓋高吸收層，一方面保證均勻的熱傳導(dǎo)，另一方面提高能量的利用效率。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種微波退火工藝，包含以下步驟:
[0008]提供待處理的功能層；
[0009]在所述功能層上形成高吸收層；
[0010]對(duì)所述功能層和高吸收層進(jìn)行微波退火。
[0011]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，在功能層上形成均勻覆蓋的高吸收層，借助高吸收層對(duì)微波的高吸收作用，一方面保證對(duì)功能層的均勻熱傳導(dǎo)，克服了非接觸式效率低下的問題；另一方面，因?yàn)楦呶諏优c功能層對(duì)應(yīng)，并且高吸收層自身質(zhì)量極小，其自身消耗的微波能量相較于前述方式極大的減小，提高了能量的利用效率。而且，高吸收層形成可以形成在功能層的第一表面上，也可以形成在功能層的第二表面上，使得本發(fā)明的實(shí)施方式可根據(jù)工藝要求在功能層任意一側(cè)形成高吸收層，實(shí)現(xiàn)多樣化的微波退火工藝，可以滿足多種不同工藝需求?；蛘撸诠δ軐拥牡谝槐砻婧偷诙砻婢纬筛呶諏?。通過在功能層兩側(cè)均形成高吸收層，可進(jìn)一步提高微波退火工藝的效率。
[0012]另外，在所述功能層包含相互平行設(shè)置的第一表面和第二表面，所述高吸收層形成在所述第一表面和/或第二表面上，在所述高吸收層形成的步驟中，在所述高吸收層與所述功能層之間，形成隔離層，以避免高吸收層直接與功能層之間發(fā)生反應(yīng)。
[0013]另外，在形成所述高吸收層之后，對(duì)所述高吸收層進(jìn)行圖案化處理，使所述功能層上一部分具有所述高吸收層，另一部分不具有所述高吸收層。
[0014]另外，對(duì)所述高吸收層進(jìn)行圖形化處理。
[0015]另外，在形成所述高吸收層之后，對(duì)所述高吸收層進(jìn)行局部減薄處理，使所述高吸收層一部分區(qū)域厚度薄于另一部分區(qū)域厚度。
[0016]另外，在形成所述高吸收層之后，采用多次淀積及掩膜的方式，獲得一部分區(qū)域厚度薄于另一部分區(qū)域厚度的高吸收層。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，采用圖案化或減薄處理高吸收層，使功能層包含局部有與沒有高吸收層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)功能層的局部輔助加熱，此外，還使功能層包含局部含有不同厚度的高吸收層，在同樣的微波功率下，不同厚度的高吸收層對(duì)微波的吸收效果不同，實(shí)現(xiàn)對(duì)功能層不同區(qū)域進(jìn)行不同程度的微波退火處理的目的。
[0018]另外，所述隔離層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0019]另外，所述高吸收層材質(zhì)為導(dǎo)體、具有高電導(dǎo)率的摻雜半導(dǎo)體或在微波工藝頻率下對(duì)微波具有高吸收的絕緣體。
[0020]另外，所述高吸收層采用物理或者化學(xué)方法淀積而成，包括濺射、電鍍、旋涂、蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、原子層淀積或分子束外延淀積。
[0021]另外，所述功能層為II1-VI族半導(dǎo)體材質(zhì)或金屬氧化物半導(dǎo)體材質(zhì)。
[0022]另外，在微波退火工藝之后，使用物理或化學(xué)方法去除所述高吸收層。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中微波退火工藝的流程圖；
[0024]圖2至圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例中進(jìn)行微波退火工藝過程中的剖面示意圖；
[0025]圖5至圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例中進(jìn)行微波退火工藝過程中的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0027]本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種微波退火工藝，具體流程如圖1所示，其包含以下步驟:
[0028]SlOO:提供待處理的功能層；
[0029]S200:在功能層上形成高吸收層；
[0030]S300:對(duì)功能層和高吸收層進(jìn)行微波退火。
[0031]具體的，功能層即為待退火的材料，可以是半導(dǎo)體工業(yè)中常用的S1、Ge、II1-VI族半導(dǎo)體或金屬氧化物半導(dǎo)體等。高吸收層指的是以電導(dǎo)(歐姆)損耗、介電損耗以及磁損耗機(jī)制之一或者對(duì)兩者以上都有顯著吸收微波，并可以將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿牟牧?。在本方案中，高吸收層主要涉及的將?huì)是電導(dǎo)損耗機(jī)制，也就是說高吸收層可以是導(dǎo)體、摻雜半導(dǎo)體等高電導(dǎo)率材料，其中，導(dǎo)體可以是半導(dǎo)體工業(yè)中常用的Mo、Al、Pt、Ti等，摻雜半導(dǎo)體材料可以包括摻雜的S1、摻雜的SiC等，或者是在微波工藝頻率對(duì)微波有強(qiáng)烈吸收的絕緣體，例如A10、AlN等。高吸收層可以通過物理或化學(xué)方法淀積而成，包括濺射、電鍍、旋涂、蒸發(fā)、化學(xué)氣相淀積、原子層淀積、分子束外延淀積等方式。
[0032]在本實(shí)施例中，在功能層上形成均勻覆蓋的高吸收層，借助高吸收層對(duì)微波的高吸收作用，一方面保證對(duì)功能層的均勻熱傳導(dǎo)，克服了非接觸式效率低下的問題；另一方面，因?yàn)楦呶諏拥拿娣e與功能層對(duì)應(yīng)，并且高吸收層自身質(zhì)量極小，其自身消耗的微波能量相較于前述方式極大的減小，提高了能量的利用效率。
[0033]另外，需要說明的是，本實(shí)施方式中提及的“功能層”不僅僅是以薄膜層的方式呈現(xiàn)。比如在硅片中進(jìn)行注入，然后在硅片表面生長(zhǎng)高吸收層進(jìn)行微波退火，此時(shí)注入雜質(zhì)之后的整個(gè)硅片即可理解為本實(shí)施方式中的“功能層”。
[0034]本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種微波退火工藝。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式大致相同，在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，功能層和高吸收層之間還形成有隔離層，并且高吸收層位于功能層之上、之下或者兩側(cè)。
[0035]通常，