本实用新型专利技术涉及一种复合式快速退火装置，包含两电极、一加热腔、一感应加热装置以及一介电加热装置，其中至少一待加工物放置于两电极之间，且位于加热腔之腔室中。复合式快速退火装置之感应加热装置对待加工物进行感应加热步骤。当待加工物之导电率因温度升高而降低时，两电极可加热待加工物，且介电加热装置也可对待加工物进行介电加热步骤，借此可使得待加工物维持一定的加热速率。本实用新型专利技术借由对硬件的改进以克服现有技术由硬件所导致的问题。题。题。
【技术实现步骤摘要】
复合式快速退火装置
[0001]本技术是有关于一种退火装置，特别是有关于一种复合式快速退火装置。
技术介绍
[0002]碳化硅(SiC)具有宽带隙、高击穿电场、高热导率和出色的化学惰性使成为制造高温、高功率和高频器件的重要半导体材料。而离子注入是制造SiC半导体组件不可少的技术。同时退火(Annealing)是离子注入后去除晶格损伤和活化注入离子的必要步骤。对于碳化硅而言，需要在大于1,500℃的温度下进行离子注入后退火，才达到制程效果。
[0003]传统退火通常在电阻加热或低频感应加热的陶瓷炉中进行。然而陶瓷炉的加热/冷却速率慢(20℃/min)，这使得在超过1,500℃以上的温度下进行碳化硅退火变得困难。因为如果碳化硅在超过1,400℃的温度下长时间暴露时，基板表面上组成物质会升华和再沉积(通常称为阶梯群聚(Step Bunching))，造成碳化硅晶圆(Wafer)表面粗糙度增加，这限制了最大退火温度。这种对退火温度的限制可能导致无法充分活化注入离子，从而造成较高的接触和沟道区电阻。
[0004]因此为避免传统退火技术因加热速度过慢而导致碳化硅晶圆的表面劣化的问题，快速退火技术的发展成为关键。虽然卤素灯和激光的技术可以达到快速热处理，但仍存在一些问题，例如最高可达到的退火温度、表面熔化、残留缺陷密度大以及植入物的重新分布。
[0005]另一方面，碳化硅能有效的吸收微波能量，运用适当设计的退火系统，微波可以提供碳化硅晶圆非常快的加热和冷却速率以及对退火时间的良好控制。微波具有选择性加热的特点，因为微波仅被半导体晶圆吸收，而不会被周围环境吸收，退火加热速率非常快。同时在退火过程中，碳化硅晶圆周围的环境的温度的提升有限，当微波源关闭后碳化硅晶圆冷却速率可以很高。在与传统退火技术比较，利用微波进行碳化硅退火，小面积的碳化硅晶圆的加热结果显示加热速率可以超过600℃/s，温度可高达2,000℃。
[0006]然而微波的波长较短，在加热反应腔中能量分布不均，进而造成碳化硅晶圆受热不均的问题，尤其当碳化硅晶圆面积增大时，加热反应腔体积扩大，退火加热时的加热不均匀的问题将更为严重。同时所需的微波能量也大幅提高，致使设备更为昂贵。由此可知，现有技术仍有相当多需要改善之处，且现有技术的问题皆由硬件所导致。
技术实现思路
[0007]有鉴于此，本技术之一或多个目的就是在提供一种复合式快速退火装置，借由对硬件的改进以克服上述现有技术由硬件所导致的问题。
[0008]由于以产生交变磁场(Alternating Magnetic Field)之电磁波加热碳化硅晶圆时，虽可造成涡电流(Eddy Current)以提供感应加热(Induction Heating，或称感应式加热)效果。然而，当温度超过500度K时，碳化硅晶圆的导电率会快速下降，致使其电阻率上升。而且，由于具有交变电场(Alternating Electric Field)的电磁波亦可借由产生介电
加热(Dielectric Heating)机制(或称介质加热机制)以加热碳化硅晶圆，其中碳化硅晶圆的介电损耗角正切(Loss tangent)会随着温度上升而增加，当温度上升至超过摄氏约1,000度左右，则介电损耗角正切会快速大幅增加。因此，本技术提出一种复合式的加热机制，其结合感应加热机制与介电加热机制，用以加热待加工物(Workpiece)，例如碳化硅晶圆等物体。
[0009]为达前述目的，本技术提出一种复合式快速退火装置，包含：两电极，其中至少一待加工物放置于该两电极之间；一加热腔，具有一腔室，用以至少容置该待加工物；一感应加热装置，用以对该加热腔中之该待加工物进行一感应加热步骤，其中该感应加热装置经由产生一感应磁场以生成一涡电流于该待加工物中，借以加热该待加工物；以及一介电加热装置，用以对该加热腔中之该待加工物进行一介电加热步骤，其中该介电加热装置经由产生一电场于该两电极上，借以加热位于该两电极之间之该待加工物。
[0010]其中，该感应加热装置对该加热腔中之该待加工物及该两电极进行该感应加热步骤，借以加热该待加工物及该两电极。
[0011]其中，该感应加热装置及该介电加热装置同时、依序、间歇或交替式分别进行该感应加热步骤及该介电加热步骤。
[0012]其中，本技术之复合式快速退火装置，还包括一法拉第遮蔽层设于该加热腔上，该感应加热装置系穿透过该法拉第遮蔽层形成该感应磁场于该加热腔之该腔室中。
[0013]其中，该法拉第遮蔽层为具有复数个开孔之一金属筒。
[0014]其中，该金属筒具有一反射面，用以降低该加热腔之辐射散热损失。
[0015]其中，该金属筒之该反射面还覆盖有一反射层。
[0016]其中，该两电极与该待加工物之间具有至少一阻隔层。
[0017]其中，该待加工物之数量为复数个，且该些待加工物之间还设有至少一阻隔层。
[0018]其中，该阻隔层与该待加工物中之一者为多晶结构，该阻隔层与该待加工物中之另一者为单晶结构。
[0019]其中，该感应加热装置及该介电加热装置对该待加工物与该阻隔层进行该感应加热步骤及该介电加热步骤，借以加热该待加工物及该阻隔层。
[0020]其中，该待加工物为晶圆。
[0021]其中，该待加工物为选自于一导电物及一不导电物所组成之族群。
[0022]其中，该两电极之材质为石墨。
[0023]其中，该感应加热装置包含一电感线圈缠绕该加热腔，其中该感应加热装置施加具有一第一预定频率之一第一交流电磁讯号于该电感线圈上，借以产生该感应磁场于该待加工物及该两电极上。
[0024]其中，该第一预定频率之范围从50kHz至200kHz。
[0025]其中，该介电加热装置施加具有一第二预定频率之一第二交流电磁讯号，借以产生该电场于位于该待加工物之两侧之该两电极上。
[0026]其中，该第二预定频率之范围从10MHz至900MHz。
[0027]其中，该介电加热装置包含一射频电源及一匹配器，该射频电源提供具有该第二预定频率之该第二交流电磁讯号，该匹配器电性连接于该射频电源与该两电极之间，用以减少该第二交流电磁讯号之反射。
[0028]其中，本技术之复合式快速退火装置，还包括一气体输入单元及一抽气单元分别连通至该加热腔之该腔室，用以使得该加热腔之该腔室保持于一预定压力。
[0029]其中，该加热腔之该预定压力之范围从0.1atm至10atm。
[0030]其中，本技术之复合式快速退火装置，还包括一测量及控制系统，包含一压力检测单元及一控制器，该压力检测单元用以量测该加热腔之该腔室之一气压，该控制器依据该气压之数值对应地控制该气体输入单元及/或该抽气单元之运作。
[0031]其中，该测量及控制系统还包含一高温计用以量测该加热腔之该腔室之温度。
[0032]其中，该加热腔包含一腔体、一上盖与一下盖，该腔体连接于该上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合式快速退火装置，其特征在于，至少包含：两电极，其中至少一待加工物放置于该两电极之间；一加热腔，具有一腔室，用以至少容置该待加工物；一感应加热装置，用以对该加热腔中之该待加工物进行一感应加热步骤，其中该感应加热装置经由产生一感应磁场以生成一涡电流于该待加工物中，借以加热该待加工物；以及一介电加热装置，用以对该加热腔中之该待加工物进行一介电加热步骤，其中该介电加热装置经由产生一电场于该两电极上，借以加热位于该两电极之间之该待加工物。2.如权利要求1所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该感应加热装置对该加热腔中之该待加工物及该两电极进行该感应加热步骤，借以加热该待加工物及该两电极。3.如权利要求1所述之复合式快速退火装置，其特征在于，该感应加热装置及该介电加热装置同时、依序、间歇或交替式分别进行该感应加热步骤及该介电加热步骤。4.如权利要求1所述之复合式快速退火装置，其特征在于，还包括一法拉第遮蔽层设于该加热腔上，该感应加热装置穿透过该法拉第遮蔽层形成该感应磁场于该加热腔之该腔室中。5.如权利要求4所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该法拉第遮蔽层为具有复数个开孔之一金属筒。6.如权利要求5所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该金属筒具有一反射面，用以降低该加热腔之辐射散热损失。7.如权利要求6所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该金属筒之该反射面还覆盖有一反射层。8.如权利要求1所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该两电极与该待加工物之间具有至少一阻隔层。9.如权利要求1所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该待加工物之数量为复数个，且该些待加工物之间还设有至少一阻隔层。10.如权利要求8或9所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该阻隔层与该待加工物中之一者为多晶结构，该阻隔层与该待加工物中之另一者为单晶结构。11.如权利要求8或9所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该感应加热装置及该介电加热装置对该待加工物与该阻隔层进行该感应加热步骤及该介电加热步骤，借以加热该待加工物及该阻隔层。12.如权利要求1所述之复合式快速退火装置，其特征在于，其中该待加工物为选自于一导电物及一不导电物所组成之族群。13.如权利要求1所述之复合式...
【专利技术属性】
技术研发人员：寇崇善，
申请(专利权)人：明远精密科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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