[发明专利]热处理方法

说明书

本发明提供一种即使是形成着自然氧化膜的半导体衬底也能够将掺杂剂较浅地导入的热处理方法。进行将成膜着包含掺杂剂的薄膜的半导体晶圆在包含氢气的气氛中加热至退火温度(T1)的氢气退火。在包含掺杂剂的薄膜与半导体晶圆之间不可避免地形成着自然氧化膜，但通过进行氢气退火，而掺杂剂原子相对容易地在自然氧化膜中扩散并集聚在半导体晶圆的表面与自然氧化膜的界面处。接着，在氮气气氛中将半导体晶圆预加热至预加热温度(T2)之后，进行将半导体晶圆的表面小于1秒地加热至峰值温度(T3)的闪光加热处理。掺杂剂原子从半导体晶圆的表面较浅地扩散并活化，能够获得低电阻且极浅的结。

技术领域

本发明涉及一种对半导体衬底导入掺杂剂的热处理方法。

背景技术

在半导体元件的制造工艺中，对单晶硅或锗导入掺杂剂是必不可少的工序。通过导入掺杂剂，而制成n型半导体或p型半导体。掺杂剂的导入典型地通过以下方式实现：对硅等半导体衬底利用离子注入法注入硼(B)、砷(As)、磷(P)等掺杂剂原子，并对该半导体衬底实施退火处理使掺杂剂原子活化。然而，离子注入法存在单晶硅等产生结晶缺陷的问题。

另外，近年来，尝试使以往的平面型(planar type)的元件构造为立体构造而提高元件性能(例如，FinFET(Fin Field-Effect Transistor，鳍式场效应晶体管)等)。在这种立体构造的情况下，有时利用以往以来为主流的离子注入法难以向必要的部位注入掺杂剂。因此，作为与离子注入法不同的掺杂剂导入技术，提出了通过将添加了硼或磷等掺杂剂的氧化物的薄膜(PSG膜、BSG膜等)成膜在半导体衬底上，并对它实施退火处理来使掺杂剂原子从该薄膜扩散至半导体中(例如，专利文献1等)。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2007-201337号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

然而，在包含掺杂剂的薄膜与半导体衬底之间，虽然极薄但是会不可避免地形成自然氧化膜，该自然氧化膜成为障壁而阻碍从该薄膜向半导体衬底的掺杂剂原子的扩散。虽然通过在退火处理时赋予较大的热量能够使掺杂剂原子通过自然氧化膜扩散至半导体衬底，但是如果赋予较大的热量那么掺杂剂原子会较深地扩散。结果，结变得过深，无法获得理想的低电阻且极浅的结。

典型来说，在成膜包含掺杂剂的薄膜之前，通过进行使用氢氟酸(HF)的洗净处理而从半导体衬底的表面将自然氧化膜去除。然而，严格来说，由于从刚结束去除处理之后新的自然氧化膜便开始成长，所以在成膜包含掺杂剂的薄膜的时间点在半导体衬底的表面会不可避免地存在自然氧化膜。另外，在具有所述立体构造的FinFET等的情况下，如果进行氢氟酸处理那么Fin宽度被腐蚀而变细，无法进行按照设计的尺寸的元件制造，所以利用氢氟酸的洗净处理本身较困难。

本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种即使是形成着自然氧化膜的半导体衬底也能够将掺杂剂较浅地导入的热处理方法。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，技术方案1的发明是一种热处理方法，对半导体衬底导入掺杂剂，其特征在于具备：氢气退火工序，将成膜着包含掺杂剂的薄膜的半导体衬底在包含氢气的气氛中加热至第1温度；以及毫秒退火工序，在与氢气不同的气体的气氛中将所述半导体衬底小于1秒地加热至温度比所述第1温度高的第2温度。

另外，技术方案2的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于，在所述氢气退火工序与所述毫秒退火工序之间还具备预加热工序，该预加热工序将所述半导体衬底加热至比所述第1温度高且比所述第2温度低的温度。

另外，技术方案3的发明根据技术方案1的发明的热处理方法，其特征在于，所述第1温度为300℃以上且600℃以下。