[发明专利]一种等离子体退火设备及方法

说明书

本发明提供了一种等离子体退火设备及方法，包括真空腔室和退火腔室，且真空腔室与退火腔室之间连通有连通口，真空腔室连通有进气管，真空腔室内设置有等离子源，等离子源位于进气管管口的下侧，且真空腔室内还设置有磁场过滤组件，退火腔室内设置有基台，基台上设置有下部电极，且所述退火腔室上还设置有温度调节装置以及压力调节组件；还包括以下步骤：S1:将硅片放置在基台上；S2：选择多孔板并安装在真空腔室内；S3:将线圈通电；S4：将混合气体通入真空腔室内并启动等离子源；S5：调节下部电极偏压的大小,从而控制等离子体的能量；S6：通过温度调节装置和压力调节组件调节真空腔室内的温度和压强，直至形成超临界气体，从而有助于提高退火效果。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种等离子体退火设备及方法。

背景技术

半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。其广泛的应用在集成电路、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域。

第三代半导体碳化硅因其高禁带宽度、高阻断电压和高热导率等特性，成为制作高温、高频、抗辐射和大功率电力电子器件的理想半导体材料。但是碳化硅热氧化形成的界面会产生大量的界面态(如界面处Si与C相关的悬挂键、与C相关的缺陷及近界面氧化物缺陷等)严重影响了沟道得到场效应迁移率、饱和电压特性及栅氧化层的可靠性。这些缺陷导致栅氧化层被击穿所需要的激活能减小，降低了栅氧化层电应力的承受能力及不稳定的饱和电压。因此，减少栅氧化层中的缺陷，提高栅氧化层的可靠性就成为了SIC(碳化硅)金属-氧化物半导体场效应晶体管研究领域的关键问题。

在碳化硅加工技术中，一项主要降低界面态密度，减少氧化层中缺陷的技术是氢退火技术，氢退火技术是指在含氢的气氛中(如N2-H2混合气体)，温度达到一千摄氏度以上进行退火。

基于等离子体技术，等离子体中的主要成分包含未电离气体分子、带电离子、电子以及各种原子团、自由基。在传统的等离子体工艺中，带电离子体中各种成分都是非常重要的，而退火工艺只需要将有效等离子体输送到晶圆表面。

现有公开号为CN201038133的中国专利，公布了一种半导体芯片退火炉，包括加热炉炉体、温控电路、气体保护部件、石英样品架、样品温度显示组件；其特征是：外壁缠绕电阻丝的、两端开口的刚玉管穿过加热炉炉体的炉膛；电阻丝与供电电路串联；气体保护部件中的气源与刚玉管一端相通；石英样品架设置在刚玉管内；石英样品架的宽度小于刚玉管的内径；连动钢丝一端与石英样品架相连，另一端自刚玉管一端伸出；样品温度显示组件包括设置在石英样品架处的传感器以及与传感器输出端相连的温度显示器；温控电路包括设置在刚玉管内的温度传感器，与温度传感器的输出相连的温度控制仪，与温度控制仪的输出相连的固态继电器，固态继电器串联在电阻丝的供电电路中。

使用该半导体芯片退火炉对半导体芯片进行退火时，退火温度较高，但是过高的退火温度不适用于金属化后退火，且在炉管中退火混合气体浓度较低，且无法形成较高气体压力，从而导致退火效果不理想，存在待改进之处

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种等离子体退火设备及方法。

根据本发明提供的一种等离子退火设备，包括真空腔室和退火腔室，所述真空腔室位于退火腔室上方，且所述真空腔室与退火腔室之间连通有连通口，所述真空腔室连通有进气管，所述真空腔室内设置有等离子源，所述等离子源位于进气管在真空腔室侧壁上的管口的下侧，且所述真空腔室内还设置有磁场过滤组件，所述退火腔室内设置有用于放置硅片的基台，所述基台上设置有下部电极，且所述基台位于连接口的正下方，且所述退火腔室上还设置有温度调节装置以及压力调节组件。

优选地，所述磁场过滤组件包括线圈和多孔板，所述线圈绕设在真空腔室的外侧壁上，所述多孔板安装在真空腔室的内壁上。

优选地，所述多孔板包括多孔区域，所述多孔区域内分布有多个通孔。