激光退火反应装置

本发明涉及半导体，尤其涉及一种激光退火反应装置。

背景技术：

1、在进行半导体芯片制造时，会对某些器件的晶圆背面或者源漏极进行离子注入工艺，此步骤会对晶格造成严重的损伤，所掺杂的杂质离子未能位于正确的晶格位置，因此并不具备有效的电活性，此时需要再对材料进行加热处理，以修复晶格损伤，同时激活杂质离子电活性，这种加热处理工艺即为退火。

2、传统使用的退火工艺包括炉管退火、闪光灯退火等，由于退火温度低、退火时间长、热影响区比较大等缺点，限制了其在许多工艺流程上的使用。

3、而激光退火，是指利用脉冲信号的激光输出对材料进行热处理的工艺方法。由于瞬时温度高、作用时间短、热影响区小等优势，激光退火能够很好地满足高效激活的工艺要求，成为芯片制程的关键工艺之一。

4、但是现有的在对晶圆进行激光退火时，是直接将激光输出口对准晶圆进行退火处理，这样无法避免会在工艺过程中引入杂质，尽管可以通过建立真空腔室的办法降低沾污风险，但是，真空环境不仅成本高，结构复杂，且不利于实现低热预算的氧化工艺。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供的激光退火反应装置，通过提供一个高压无尘的反应腔室，能够提高反应腔室内的晶圆在激光退火后结晶的质量，并快速完成热退火。

2、本发明提供一种激光退火反应装置，包括：高压腔体、载片台、穿透板、第一调压阀和第二调压阀；

3、高压腔体的内部设置有反应腔室，高压腔体的表面开设有照射口、进气口和排气口，照射口、进气口和排气口分别与反应腔室连通；

4、高压腔体用于通过进气口向反应腔室充入反应气体，通过排气口将反应腔室内的反应气体排出高压腔体；

5、第一调压阀固定设置在高压腔体的进气口处，并用于调节通过进气口的气体的流量；

6、第二调压阀固定设置在高压腔体的排气口处，并用于调节通过排气口的气体的流量；

7、穿透板位于照射口处并与高压腔体密封连接，穿透板用于使激光穿过穿透板对反应腔室内的晶圆进行激光退火；

8、载片台与高压腔体固定连接，载片台用于承载反应腔室内的晶圆。

9、可选地，排气口的数量为多个。

10、可选地，多个排气口均匀地分布在载片台的周侧。

11、可选地，激光退火反应装置还包括：真空泵；

12、载片台朝向穿透板的表面开设有吸孔，载片台的内部设置有通气道，通气道与吸孔连通，真空泵的进气口与通气道连通，真空泵用于通过吸孔将晶圆吸附在载片台上。

13、可选地，激光退火反应装置还包括：第二压力计和第三压力计；

14、第二压力计与高压腔体固定连接，第二压力计用于监测反应腔室内的压力大小；

15、第三压力计与工作台固定连接，第三压力计用于监测通气道内的压力大小。

16、可选地，反应气体包括：氧气、氮气和氩气中的至少一种。

17、可选地，穿透板的材料包括：石英或蓝宝石。

18、可选地，激光退火反应装置还包括：加热件；

19、加热件位于反应腔室内，加热件与高压腔体固定连接，加热件用于调节晶圆表面的温度。

20、可选地，高压腔体的内壁涂布有吸光材料，以形成吸光层；

21、吸光层的表面形成有绒毛结构。

22、可选地，激光退火反应装置还包括：第一压力计；

23、第一压力计与高压腔体固定连接，第一压力计位于排气口处，第一压力计用于监测排气口处的压强。

24、本发明实施例提供的激光退火反应装置，通过提供一个高压无尘的反应腔室，并设置穿透板能够使得激光通过穿透板对反应腔室内的晶圆进行激光热处理，并使晶圆在高压无尘的环境中进行重结晶，如此则能够提高反应腔室内的晶圆在激光退火后结晶的质量，并快速完成热退火。

技术特征：

1.一种激光退火反应装置，其特征在于，包括：高压腔体、载片台、穿透板、第一调压阀和第二调压阀；

2.根据权利要求1所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述排气口的数量为多个。

3.根据权利要求2所述的激光退火反应装置，其特征在于，多个所述排气口均匀地分布在所述载片台的周侧。

4.根据权利要求1所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述激光退火反应装置还包括：第一压力计；

5.根据权利要求1所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述激光退火反应装置还包括：真空泵；

6.根据权利要求5所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述激光退火反应装置还包括：第二压力计和第三压力计；

7.根据权利要求1所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述反应气体包括：氧气、氮气和氩气中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述穿透板的材料包括：石英或蓝宝石。

9.根据权利要求1所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述激光退火反应装置还包括：加热件；

10.根据权利要求1所述的激光退火反应装置，其特征在于，所述高压腔体的内壁涂布有吸光材料，以形成吸光层；

技术总结
本发明提供一种激光退火反应装置，其包括：高压腔体、载片台、穿透板、第一调压阀和第二调压阀；高压腔体的内部设置有反应腔室，高压腔体的表面开设有照射口、进气口和排气口，照射口、进气口和排气口分别与反应腔室连通；高压腔体用于通过进气口向反应腔室充入反应气体，通过排气口将反应腔室内的反应气体排出高压腔体；第一调压阀固定设置在高压腔体的进气口处；第二调压阀固定设置在高压腔体的排气口处；穿透板位于照射口处并与高压腔体密封连接，穿透板用于使激光穿过穿透板对反应腔室内的晶圆进行激光退火；载片台与高压腔体固定连接，载片台用于承载反应腔室内的晶圆。本发明能够提高晶圆在激光退火后结晶的质量。

技术研发人员：刘金彪,贺晓彬,杨涛,李俊峰,罗军
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13