加熱工藝發(fā)展趨勢(shì)

RTCVD過(guò)程可以用來(lái)沉積多晶硅、氮化硅和二氧化硅，例如在淺溝槽隔離工藝中使用CVD氧化硅填充溝槽。高溫下可以利用四乙氧基硅烷（TEOS）或Si（OC2H5）4沉積高質(zhì)量薄膜和高間隙填充能力的未摻雜硅玻璃（USG） 。

為了達(dá)到更好的工藝控制和更高的產(chǎn)量，臨場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)變得更加重要。精確的溫度測(cè)量是RTP工藝成功的關(guān)鍵（即在1000攝氏度上下2攝氏度溫度范圍內(nèi)）。臨場(chǎng)厚度測(cè)量在氧化反應(yīng)和RTCVD終端點(diǎn)檢測(cè)過(guò)程中是必要的。

配套工具由主機(jī)平臺(tái)和數(shù)個(gè)反應(yīng)室組成，并且能將不同的工藝過(guò)程整合在一個(gè)系統(tǒng)中。因?yàn)楣に囍g的間歇時(shí)間減少，所以配套工具能增加產(chǎn)量；由于晶圓的轉(zhuǎn)動(dòng)在真空環(huán)境中進(jìn)行，所以降低了受污染的概率而利于獲得較高的成品率。下圖顯示了一個(gè)包含完整柵氧化、多晶硅沉積和多晶硅退火過(guò)程的配套系統(tǒng)。

首先從裝載系統(tǒng)中載入晶圓，然后關(guān)閉裝載系統(tǒng)閥門并對(duì)裝載系統(tǒng)抽真空，當(dāng)壓力降到與轉(zhuǎn)換室的壓力相同時(shí)打開細(xì)長(zhǎng)的閥門。轉(zhuǎn)換室中的機(jī)器手將晶圓送到HF蒸氣刻蝕室后，開始清洗并移除硅晶圓表面的原生氧化層。去除了原生氧化層之后就將晶圓送到RTO反應(yīng)室進(jìn)行高質(zhì)量超薄柵氧化層的生長(zhǎng)和退火工藝，完成后將晶圓轉(zhuǎn)送到RTCVD反應(yīng)室進(jìn)行多晶硅沉積和退火，然后再將晶圓送到冷卻/儲(chǔ)藏室，最后通過(guò)轉(zhuǎn)移機(jī)器手將晶圓取出并送到卸載系統(tǒng)的晶圓盒內(nèi)。

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加熱工藝發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)將著重于快速加熱工藝在臨場(chǎng)監(jiān)測(cè)和配套工具上的發(fā)展應(yīng)用，但是高溫爐仍將繼續(xù)用于非關(guān)鍵性的加熱工藝過(guò)程中。

快速加熱處理過(guò)程包括快速加熱退火（RTA）、快速加熱氧化（RTO）及快速加熱CVD（RTCVD）。RTA工藝具有數(shù)種不同的類型，包括離子注入后的退火（超過(guò)1000攝氏度）、合金退火 （大約700攝氏度）、電介質(zhì)退火（700?1000攝氏度）以及金屬退火（低于500攝氏度）。

隨著器件特征尺寸的縮小，結(jié)面深度變得很淺（小于200 A）,這使得離子注入后退火非常具有挑戰(zhàn)性。離子注入退火恢復(fù)損傷需要高溫，但熱積存要求退火時(shí)間在很小的范圍。尖峰退火、激光退火和沖洗技術(shù)被發(fā)展，以滿足超淺結(jié)的要求。

尖峰退火是一個(gè)高峰時(shí)間很短的RTA過(guò)程，通常遠(yuǎn)小于1S。它釆用高的峰值溫度，以最大限度地激活摻雜物，并快速升降溫度以盡量減少雜質(zhì)擴(kuò)散。下圖說(shuō)明了溫度變化的尖峰退火過(guò)程。從溫度曲線很容易看到為什么這個(gè)過(guò)程被稱為“尖峰退火”。

下圖（a）為模擬標(biāo) 準(zhǔn)1025攝氏度的0. 13um PMOS摻雜分布和15 s RTA；下圖（b）是同一結(jié)構(gòu)在1113攝氏度的尖峰退火結(jié)果?？梢钥吹?，尖峰退火大大降低了雜質(zhì)擴(kuò)散。在納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)這種技術(shù)變得更加重要，因?yàn)檫@時(shí)所需的結(jié)面深度變得更薄，在退火過(guò)程中應(yīng)盡量減少雜質(zhì)擴(kuò)散。

審核編輯：劉清