[发明专利]微波退火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及微波退火工艺。

背景技术

在半导体制造过程中，通常需要多次用到退火工艺，以起到释放应力、激活元素等目的。除了常用的热退火工艺之外，现有技术中还采用了一种微波退火工艺。

微波退火工艺主要是待退火材料吸收微波并将电磁能转变为热能的机制，该机制包含：电导(欧姆)损耗、介电损耗以及磁损耗。因此，微波由于能被材料吸收使材料升温而成为一种退火的手段。早期，该种退火方式主要被用于陶瓷等物质的合成。近年来，由于摩尔定律的持续发展带来的特征尺寸显著减小，以及低温衬底的广泛应用前景，半导体产业对退火过程的热预算控制有了更高要求，微波退火开始作为半导体退火工艺被研究。

相比于传统的退火方式(快速热退火或者炉管退火)，微波退火的主要优点包含：瞬间施加与撤除能量；直接加热材料而非通过热传导；材料内部与表面同时加热；选择性加热。微波与材料相互作用时可能存在“非热效应”(Non-thermaleffect)，使得一些物理变化或者化学反应在低于其特征温度时即可发生。

现有技术中，通常包括非接触式微波退火和接触式退火两种方式。然而，对于非接触式微波退火，热量通常需要经由辐射传递或中间气氛的传导进行传递，存在效率低的问题。对于接触式微波退火，也可能存在由于接触不均匀带来的加热不均匀等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波退火工艺，在功能层上均匀覆盖高吸收层，一方面保证均匀的热传导，另一方面提高能量的利用效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种微波退火工艺，包含以下步骤：

提供待处理的功能层；

在所述功能层上形成高吸收层；

对所述功能层和高吸收层进行微波退火。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在功能层上形成均匀覆盖的高吸收层，借助高吸收层对微波的高吸收作用，一方面保证对功能层的均匀热传导，克服了非接触式效率低下的问题；另一方面，因为高吸收层与功能层对应，并且高吸收层自身质量极小，其自身消耗的微波能量相较于前述方式极大的减小，提高了能量的利用效率。而且，高吸收层形成可以形成在功能层的第一表面上，也可以形成在功能层的第二表面上，使得本发明的实施方式可根据工艺要求在功能层任意一侧形成高吸收层，实现多样化的微波退火工艺，可以满足多种不同工艺需求。或者，在功能层的第一表面和第二表面均形成高吸收层。通过在功能层两侧均形成高吸收层，可进一步提高微波退火工艺的效率。

另外，在所述功能层包含相互平行设置的第一表面和第二表面，所述高吸收层形成在所述第一表面和/或第二表面上，在所述高吸收层形成的步骤中，在所述高吸收层与所述功能层之间，形成隔离层，以避免高吸收层直接与功能层之间发生反应。

另外，在形成所述高吸收层之后，对所述高吸收层进行图案化处理，使所述功能层上一部分具有所述高吸收层，另一部分不具有所述高吸收层。

另外，对所述高吸收层进行图形化处理。

另外，在形成所述高吸收层之后，对所述高吸收层进行局部减薄处理，使所述高吸收层一部分区域厚度薄于另一部分区域厚度。

另外，在形成所述高吸收层之后，采用多次淀积及掩膜的方式，获得一部分区域厚度薄于另一部分区域厚度的高吸收层。

在本发明的实施方式中，采用图案化或减薄处理高吸收层，使功能层包含局部有与没有高吸收层，从而实现对功能层的局部辅助加热，此外，还使功能层包含局部含有不同厚度的高吸收层，在同样的微波功率下，不同厚度的高吸收层对微波的吸收效果不同，实现对功能层不同区域进行不同程度的微波退火处理的目的。

另外，所述隔离层的材质为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

另外，所述高吸收层材质为导体、具有高电导率的掺杂半导体或在微波工艺频率下对微波具有高吸收的绝缘体。

另外，所述高吸收层采用物理或者化学方法淀积而成，包括溅射、电镀、旋涂、蒸发、化学气相沉积、原子层淀积或分子束外延淀积。

另外，所述功能层为III-VI族半导体材质或金属氧化物半导体材质。

另外，在微波退火工艺之后，使用物理或化学方法去除所述高吸收层。

附图说明

图1是本发明第一实施例中微波退火工艺的流程图；

图2至图4是本发明第二实施例中进行微波退火工艺过程中的剖面示意图；

图5至图6是本发明第三实施例中进行微波退火工艺过程中的剖面示意图。

具体实施方式