使用光学照射的结形成的设备和方法技术

公开了一些方法和系统，包括用至少一种掺杂物掺杂半导体，并使半导体暴露于光源，其中该曝光发生在所述半导体退火阶段之前、期间和／或之后。退火阶段可包括退火期和／或激活期，它们基本上可同时发生。该系统可包括：至少一个掺杂装置，用于向半导体提供至少一种掺杂物；至少一个退火装置，用于执行退火阶段；以及至少一个光源，其中半导体在退火阶段之前、期间和／或之后，暴露于来自光源的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
公开的方法和系统一般涉及掺杂物扩散和激活控制，更具体地说，涉及使用光学照射的掺杂物扩散和激活控制。
技术介绍
常规的离子掺杂系统包括离子化掺杂物材料例如硼、加速这些离子以形成具有既定能级的离子束、以及将离子束能量引导到半导体表面或晶圆上，以将掺杂物材料引入半导体中并改变半导体的导电特性。一旦离子被嵌入到半导体的晶格中，就可使用几种已知方法使离子激活，例如包括快速热退火(RTA)(快速热处理(RTP)的一种形式)。在RTA期间，半导体可例如曝光于热源，以将半导体快速加热到规定温度，并保持规定时间。RTA或其它形式的退火，还可以纠正由离子注入而引起的结晶结构中的缺陷。其它方法包括炉内退火、电子束退火、激光器退火以及曝光于电磁场，例如在射频或微波频带的那些电磁场(有时称为无热退火)。离子注入和退火过程有助于注入区域的深度，称为结深。离子掺杂得到的离子深度是基于被掺杂到半导体中离子的能量，以及掺杂离子的原子或分子量。使用低能量离子束可以形成浅掺杂区，而且优选用具有较重的而不用较轻的原子或分子量的离子掺杂物。不幸的是，涉及升高半导体晶圆温度的传统退火方法通常引起掺杂区的扩散，于是在这样注入的掺杂物分布上结深增加。考虑到对较小器件以及由此的较浅结深的持续不断和日益扩大的需求，结深的增加就会特别麻烦。
技术实现思路
所公开的是一些方法和系统，包括用掺杂物掺杂半导体、以及使半导体曝光于光源，其中曝光发生在半导体退火阶段之前、期间和/或之后。退火阶段可包括退火期和/或激活期，它们基本上可同时发生。而且，曝光可发生在退火阶段的一部分或更多部分期间，且曝光可包括随曝光而改变光源的波长。在一个实施例中，在退火阶段的第一部分期间，半导体可曝光于第一光波长，且在退火阶段的第二(或更多)部分期间，曝光于第二(或更多)光波长。因此，曝光可发生在一部分温度增加和/或温度降低期间。光源可包括激光器、激光二极管和/或灯，且在一些实施例中，可包括可变波长光源。可变波长光源可包括第一波长范围用于曝光，以及第二波长范围用于退火阶段。在光源可包括其发的光具有多个波长范围的灯的实施例中，灯可连接到用于选择多个波长范围中一个或多个的滤光器。在一些实施例中，光源提供的光具有的波长范围基本上在大约200纳米和大约1100纳米之间，而在一些实施例中，光源提供的光具有的波长范围基本上在大约300纳米和大约800纳米之间。而且，退火可以由光源执行。在一些公开的方法和系统中，半导体可包括多个半导体区，以使曝光包括将光源产生的光引导到多个区的一个或多个上。引导光可包括相对于光源平移(translate)半导体，这可通过将半导体置于可移动平台例如X-Y台面上进行。在一些实施例中，引导光可包括相对于半导体平移光源，例如包括相对于半导体改变光源的定向。在一个实施例中，引导光可包括使用所属领域技术人员已知的方法，将光源扫描过半导体的至少一部分表面。根据光源，光源可产生具有受控形状的照射，以使曝光半导体可包括用具有受控形状的照射扫描半导体。受控形状可以是线形或矩形。曝光还可包括控制光源和半导体之间的入射角。对于所公开方法和系统的一些实施例，退火阶段可由热源执行，半导体可包括多个半导体区，且退火可包括将热源产生的辐射引导到多个半导体区中的至少一个区上。热源可包括激光器、激光二极管和/或灯。和光学装置一样，使用可移动台面例如X-Y装置，半导体可相对于热源平移，和/或反之亦然，和/或使用受控图案，例如线形或矩形，将热源扫描过至少一部分表面(以电子、机械或其它方式)。所公开的方法和系统可包括根据半导体特性和掺杂物特性确定波长，并选择光源，以使光源提供所确定的波长。半导体特性可包括半导体的化学成分，而掺杂物特性可包括掺杂物的化学成分。在一些实施例中，退火可包括将半导体加热到第一温度，并将半导体加热到第二温度，其中第二温度大于第一温度。由此可以理解，在所公开的方法和系统中，退火阶段可包括快速热退火(RTA)、固相外延(SPE)和/或快闪快速热退火中的至少一个，虽然提供这些实例是为了说明而非限制。也可理解在退火阶段期间，所公开的方法和系统包括将半导体曝光于基本上在大约500℃和大约1400℃之间温度范围内的温度下，且这种暴露要执行基本上在大约1纳秒和大约90分钟之间的时段。此外，还可理解，在所公开的方法和系统中，退火阶段包括使用电磁场、激光器、激光二极管、灯、热气、炉子、热板、快速热退火器、碳辐射加热器和/或石英卤素灯。在一些实施例中，掺杂物可包括一种或多种离子形式(ionicspecies)，它们可包括卤素，例如，硼、氟、锗、硅、磷和砷中的一种或多种。掺杂还可通过束线注入、等离子体掺杂(PLAD)、脉冲等离子体掺杂(P2LAD)、预非晶化(preamorphized)注入和/或掺杂淀积层执行。在一个实施例中，掺杂可包括根据掺杂物控制氧含量，其中氧含量可基本上在大约百万分之1和大约百万分之1000之间。还公开了一种按照所公开方法的系统，该系统包括掺杂装置，用于向半导体提供至少一种掺杂物；退火装置，用于执行退火阶段；以及光源，其中半导体在退火阶段之前、期间和/或之后曝光于来自光源的光。如本文所提供的，退火装置和光源可以是同一装置，并可包括激光器、激光二极管和/或灯，它们可连接到滤光器，用以选择多个波长范围中的一个或多个。鉴于说明书和附图，其它目的和优点就显而易见。附图说明图1示出用于执行光学照射退火的系统和方法的一个实施例；图2示出使用激光器照射的微波尖峰退火在不同O2浓度时掺杂物浓度和结深的关系图；图3示出使用三种不同类型的退火过程BF2掺杂物浓度和结深的关系图；图4示出使用尖峰退火过程对于两种类型掺杂物的掺杂物浓度和结深的关系图；图5示出使用激光器照射的微波尖峰退火过程对于两种类型掺杂物的掺杂物浓度和结深的关系图；图6示出使用快闪退火过程对于两种类型掺杂物的掺杂物浓度和结深的关系图；以及图7示出对于三种不同波长照射BF2掺杂物浓度和结深关系图。具体实施例方式为提供全面理解，现说明某些图示实施例，所属领域的技术人员应理解，本文所描述的系统和方法可适于和修改成提供用于其它适合应用的系统和方法，而且在不背离本文所述方法和系统范围的前提下可以作其它的添加和改动。除非另有规定，图示实施例可以理解为提供了某些实施例不同细节的示范特性，所以在不背离所公开的系统和方法的前提下，特性、组件、模块和/或附图或过程的一些方面可以另外组合，分离、互换和/或重新排列。用于制造半导体晶圆的传统方法涉及用掺杂物离子掺杂晶圆，紧接一个退火阶段过程。在离子掺杂期间，当加速的、激发的掺杂物离子与基质，本文称为示范硅表面，相碰撞，使硅原子从它们原始的晶格位置移位时，掺杂区就会被破坏。虽然掺杂物离子在硅晶格中可处于高能量非平衡位置，但掺杂物离子并不是电活性的。退火过程可向硅和掺杂物离子提供能量，以允许离子移动到平衡位置，从而通过恢复结晶顺序也修复了掺杂损坏。在此过程期间，掺杂物离子被电激活，以改变衬底的导电性。不幸的是，有些退火技术，例如将半导体曝光于500-1400摄氏度范围内高温的快速热退火(RTA)，常引起掺杂物的重新分布或扩散。虽然某些类型的RTA，包括尖峰退火、脉冲退火、快闪辅助退火和/或激光器退火，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：用至少一种掺杂物掺杂半导体，以及使所述半导体曝光于至少一个光源，其中所述曝光发生在所述半导体的退火阶段之前、期间和之后中至少之一。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DF道尼，EA阿雷瓦洛，RB利伯特，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]