多晶硅在離子注入后的快速退火方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多晶硅在離子注入后的快速熱退火（RapidThermalAnneal，RTA）方法，屬于半導體多晶硅的制備【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法用于將晶圓上的多晶硅在離子注入摻雜后進行摻雜激活以獲得預定電阻范圍內(nèi)的多晶硅層，其中，在快速熱退火的過程中，在向所述晶圓所處的快速熱退火裝置的腔室內(nèi)通入氮氣的同時，通入氧氣以改善所述晶圓上的多晶硅的電阻的均勻性。該RTA方法所制備形成的多晶硅層的電阻均勻性好，成品率高并且制造成本低。
【專利說明】多晶硅在離子注入后的快速退火方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體多晶硅的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及多晶硅在離子注入后的快速熱退 火(Rapid Thermal Anneal, RTA)方法。
[0002]【背景技術(shù)】
在芯片制造領(lǐng)域，半導體多晶硅被廣泛應(yīng)用，例如，用來形成多晶硅柵電極，或者用來 形成特定阻值的電阻。通常地，芯片中所應(yīng)用的半導體多晶硅的制備過程一般包括以下步 驟:(I)沉積形成未摻雜的多晶硅層(此時電阻大，不適合用作導體);(2)通過離子注入(1n implantation, IMP)方法實現(xiàn)對多晶硅摻雜；(3)快速熱退火以激活多晶硅摻雜。
[0003]通常地，在以上快速熱退火過程中，通入成本相對較低的N2作為保護氣體。申請 人發(fā)現(xiàn)，采用這種傳統(tǒng)的RTA工藝對多晶硅摻雜激活時，容易導致晶圓上的多晶硅的電阻 分布不均勻。圖1所示為采用現(xiàn)有技術(shù)的RTA工藝所制得多晶硅的電阻分布情況。在圖1 所示實例中，分布在晶圓上的多晶硅經(jīng)過RTA后，其電阻值分布非常不均勻，除了小部分多 晶硅的電阻符合目標范圍值(目標電阻范圍:150-200Q/ □)要求外，其他均超出該目標范 圍值。因此，RTA工藝后多晶硅電阻均勻性差的問題，明顯將導致良率大大下降。
[0004]為避免這種RTA后電阻均勻性差的問題，可以采用爐管退火等退火方法來替代 RTA實現(xiàn)摻雜激活。但是，采用其他退火方法容易影響多晶硅之外部分的摻雜分布，例如，采 用爐管退火來對多晶硅退火時，會對前端結(jié)構(gòu)中的摻雜產(chǎn)生影響，從而影響MOS器件等的 性能參數(shù)。這也是多晶硅的制備過程中基本選擇采用RTA來實現(xiàn)摻雜激活的原因，因此，其 他退火方法實際可行性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提高多晶硅在RTA處理后的電阻均勻性。
[0006]為實現(xiàn)以上目的或者其他目的，本發(fā)明提供一種快速熱退火方法，用于將晶圓上 的多晶硅在離子注入摻雜后進行摻雜激活以獲得預定電阻范圍內(nèi)的多晶硅層，其中，在快 速熱退火的過程中，在向所述晶圓所處的快速熱退火裝置的腔室內(nèi)通入氮氣的同時，通入 氧氣以改善所述晶圓上的多晶硅的電阻的均勻性。
[0007]優(yōu)選地，所述氮氣與所述氧氣的流量比范圍可以為2:1至4000:1。
[0008]進一步，優(yōu)選地，所述氮氣與所述氧氣的流量比大致為4000:1。
[0009]優(yōu)選地，所述快速熱退火的溫度大于或等于900°C。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過在通入氮氣進行退火時、通入一定量的氧氣，可以改善 多晶硅RTA的電阻均勻性，從而使多晶硅容易達到預定電阻范圍內(nèi)，大大提供多晶硅的產(chǎn) 品質(zhì)量和良率，降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011 ] 從結(jié)合附圖的以下詳細說明中，將會使本發(fā)明的上述和其他目的及優(yōu)點更加完全 清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標號表示。[0012]圖1是采用現(xiàn)有技術(shù)的RTA工藝所制得多晶硅的電阻分布情況。
[0013]圖2是包含多晶硅層的晶圓在快速熱退火爐中的進行快速熱退火的示意圖。
[0014]圖3是按照本發(fā)明一實施例的RTA方法在快速熱退火爐中的進行快速熱退火的示意圖。
[0015]圖4是分別采用表一和表二所示RTA方法所得到的晶圓上的多晶硅的電阻分布示意圖，其中(a)為按照表一所示RTA方法所得到的晶圓上的多晶硅的電阻分布示意圖，(b) 為按照表二所示RTA方法所得到的晶圓上的多晶硅的電阻分布示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其他實現(xiàn)方式。因此，以下【具體實施方式】以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。
[0017]基于以上多 晶硅的電阻不均勻的問題，如【背景技術(shù)】中所描述， 申請人:首先找出了問題的原因是由于RTA過程所導致，進一步， 申請人:通過各種實驗和探索，發(fā)現(xiàn)了在RTA過程中導致多晶硅的電阻不均勻的主要原因。
[0018]通常地，多晶硅在離子注入后的RTA過程是在相應(yīng)的快速熱退火裝置中完成，例如，在快速熱退火爐中完成。圖2所示為包含多晶硅層的晶圓在快速熱退火爐中的進行快速熱退火的示意圖。 申請人:應(yīng)用以下表一的現(xiàn)有RTA工藝參數(shù)進行RTA過程，并且，在退火過程中，如圖2所示，將晶圓的定位凹口(notch) 21對準快速熱退火裝置100的爐口放置 (爐口是晶圓的進出口)，晶圓在其腔室中進行快速熱退火。
[0019] 表一現(xiàn)有RTA工藝參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種快速熱退火方法，用于將晶圓上的多晶硅在離子注入摻雜后進行摻雜激活以獲 得預定電阻范圍內(nèi)的多晶硅層，其特征在于，在快速熱退火的過程中，在向所述晶圓所處的 快速熱退火裝置的腔室內(nèi)通入氮氣的同時，通入氧氣以改善所述晶圓上的多晶硅的電阻的 均勻性。
2.如權(quán)利要求1所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述氮氣與所述氧氣的流量比 范圍為2:1至4000:1。
3.如權(quán)利要求2所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述氮氣與所述氧氣的流量比 大致為4000:1。
4.如權(quán)利要求1或2所述的快速熱退火方法，其特征在于，所述快速熱退火的溫度大 于或等于900°C。
【文檔編號】H01L21/324GK103515224SQ201210219690
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】平梁良 申請人:無錫華潤上華科技有限公司