防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法
【專利摘要】本發明公開了一種防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法，在進行高劑量大于等于1E14離子/平方厘米注入后，硅基板被裸露，其中：在進行高溫退火時采用氬氣作為工藝氣體；所述高溫是指溫度大于等于1000℃，持續時間大于等于10秒。本發明能有效防止因為硅基板在高溫下容易與氮氣反應形成缺陷而導致產品良率下降。
【專利說明】防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體集成電路的制造工藝方法，特別是涉及一種防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法。
【背景技術】
[0002]現有半導體產品的工藝制造流程，在接觸孔刻開后(硅基板被露出)為了減少接觸電阻，會進行高劑量的離子注入(大于E15)。然后，會使用HP8800設備進行高溫(高于1000°C)快速退火，退火后用TI (鈦)/TIN (氮化鈦)/AL (鋁)進行填孔。這些產品容易發生漏電異常，從切片結果可以確認為鋁釘，即TIN沒有能阻擋住AL，導致AL滲透到硅基板將器件源漏導通(參見圖1)。
[0003]因為發生異常的點分布在對準口對面(見圖2，圖中位于網格中的多個圖形，為多枚硅片分別的漏電特性圖)，經過換片實驗，已經可以確定異常是由快速退火工藝步驟造成。通過實驗發現，硅基板在經過離子高劑量轟擊過后，會造成表面晶體非晶化。再經過高溫工藝步驟時，會更易與氮氣進行反應，形成空洞狀缺陷(見圖3)。而HP8800設備氮氣出口正好位于硅片對準口對面，所以在此位置最容易產生缺陷。這種空洞缺陷會導致阻擋層TIN失效即無法填滿，而造成鋁釘形成。
[0004]當產品表面有硅裸露出來時，在經歷高溫快速退火時會與氮氣發生反應，使產品表面形成缺陷，從而影響產品的良率。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法，能有效防止因為硅基板在高溫下容易與氮氣反應形成缺陷而導致產品良率下降。
[0006]為解決上述技術問題，本發明的防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法是采用如下技術方案實現的:在進行高劑量大于等于1E14離子/平方厘米注入后，硅基板被裸露，其中，在進行高溫退火時采用氬氣作為工藝氣體；所述高溫是指溫度大于等于1000°C，持續時間大于等于10秒。
[0007]通常，離子注入后的快速熱退火工藝過程中使用氮氣用于排除空氣中的雜質。因為氮氣會在高溫下與硅基板發生反應而產生空洞缺陷，因此，本發明使用氬氣來替代氮氣作為工藝氣體即可以避免發生這種反應，防止產生空洞缺陷。同時，因為氬氣是惰性氣體，所以不會對產品參數和良率造成影響，能有效防止產品良率下降。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明:
[0009]圖1是發生漏電產品的切片圖；
[0010]圖2是產品漏電的分布圖；
[0011]圖3是離線實驗的缺陷圖；[0012]圖4是離線實驗的顆粒分布圖；
[0013]圖5是防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0014]結合圖5所示，半導體產品在高劑量離子注入后，進行高溫(大于1000°C，持續時間大于10秒)快速退火時，硅表面在此時沒有任何保護層即硅表面裸露。針對這種情況需在高溫快速退火的升溫階段和高溫持續階段以及降溫開始階段用氬氣作為工藝氣體，為保證退火氣體氛圍，氬氣流量設定在大于等于5升/分鐘，以確保排出空氣中的氧氣到達需要的水平。
[0015]離線實驗表明，硅片在高劑量的離子注入后，再經過1000°C以上快速熱退火時，表面產生很多孔缺陷(見圖4)。機理應為氮氣與硅易在高溫下反應生成氮化硅，而氮化硅的拉伸應力很大會造成龜裂即觀察到的空洞。將高溫快速退火工藝氣體替換為氬氣或其他不易與硅發生反應的惰性氣體；這樣即可以保證退火氛圍中沒有過多量的雜質存在，也同時可以確保裸露的硅不會在高溫過程中與工藝氣體發生反應，從而避免缺陷產生。
[0016]以上通過【具體實施方式】對本發明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發明的限制。例如除氬氣外還可以采用其它惰性氣體，在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種防止半導體產品高溫快速退火時產生缺陷的方法，在進行高劑量大于等于1E14離子/平方厘米注入后，硅基板被裸露，其特征在于:在進行高溫退火時采用氬氣作為工藝氣體；所述高溫是指溫度大于等于ΙΟΟΟ?，持續時間大于等于10秒。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述氬氣應用在升溫、保溫和降溫的所有過程。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述氬氣流量設定為大于等于5升/分鐘。
【文檔編號】H01L21/324GK103632956SQ201210286882
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月13日 優先權日:2012年8月13日
【發明者】孫建軍, 端木佳清 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司