半导体制造方法以及半导体制造装置的制造方法_4

文档序号:9669243阅读:来源:国知局
执行从闪光灯FL照射闪光的闪光加热处理(步骤S16)。在闪光灯FL进行闪光照射时,预先通过电源组件95在电容器93中蓄积电荷。并且,在电容器93中蓄积了电荷的状态下,从控制部3的脉冲产生器31对IGBT96输出脉冲信号,对IGBT96进行导通/截止驱动。
[0131]脉冲信号的波形能够通过从输入部33输入将脉冲宽度的时间(导通时间)和脉冲间隔的时间(截止时间)作为参数依次设定的方案(recipe)来规定。在操作者将这样的方案从输入部33输入到控制部3时,控制部3的波形设定部32据此来设定将导通截止反复的脉冲波形。然后,按照由波形设定部32设定的脉冲波形,脉冲产生器31输出脉冲信号。其结果,在IGBT96的栅极施加所设定的波形的脉冲信号,来控制IGBT96的导通截止驱动。具体而言,在输入到IGBT96的栅极的脉冲信号导通时,IGBT96为导通状态,在脉冲信号截止时,IGBT96为截止状态。
[0132]另外,与从脉冲产生器31输出的脉冲信号变为导通的时机同步,控制部3控制触发电路97,对触发电极91施加高电压(触发电压)。在电容器93中蓄积了电荷的状态下,对IGBT96的栅极输入脉冲信号,并且与该脉冲信号变为导通的时机同步,对触发电极91施加高电压,由此,在脉冲信号导通时,在玻璃管92内的两端电极间必定流过电流,通过此时的氙原子或分子的激发,放出光。
[0133]这样,闪光灯FL发光,对在保持部7保持的半导体基板W的表面照射闪光。由于透射来自闪光灯FL的闪光的灯光辐射窗53以及上侧腔室窗63由合成石英形成,因此,就对在保持部7保持的半导体基板W的表面照射的闪光的光谱分布而言,波长300nm相对于波长500nm的相对强度为20%以上。在不使用IGBT96而使闪光灯FL发光的情况下,在电容器93中蓄积的电荷在1次发光中被消耗,来自闪光灯FL的输出波形成为宽度为0.1毫秒至10毫秒左右的单脉冲。相对于此,在本实施方式中,通过在电路中连接作为开关元件的IGBT96,并对其栅极输出脉冲信号,通过IGBT96从电容器93向闪光灯FL供给电荷或断开供给,控制在闪光灯FL中流过的电流。其结果,可以说成为闪光灯FL的发光被斩波控制,在电容器93中蓄积的电荷被分割进行消耗,在极短的时间的期间,闪光灯FL反复闪烁。再有,在流过电路的电流值完全变为“0”之前,下一脉冲施加到IGBT96的栅极,电流值再次增加,因此,在闪光灯FL反复闪烁的期间,发光输出也不会完全地变为“0”。因此,通过IGBT96向闪光灯FL供给电荷或断开供给,能够自由地规定闪光灯FL的发光模式,并能够自由地调整发光时间以及发光强度。闪光灯FL的发光时间最长也是1秒以下。
[0134]通过从闪光灯FL对形成了金属层114的半导体基板W的表面照射闪光,包含金属层114以及杂质区域112的半导体基板W的表面瞬间地升温至处理温度T2。通过闪光照射,半导体基板W的表面达到的最高温度即处理温度T2,为1000°C以上,在第1实施方式中,例如为1200°C。在混合气体的环境中,通过半导体基板W的表面升温至处理温度T2,在金属层114和杂质区域112的界面形成反应层而完成金半接触形成。由于从闪光灯FL的照射时间为1秒以下的短时间,因此,半导体基板W的表面温度从预热温度T1升温至处理温度T2需要的时间也是小于1秒的极短时间。
[0135]在闪光灯FL的闪光照射结束时,IGBT96成为截止状态,闪光灯FL的发光停止,半导体基板W的表面温度从目标温度T2开始迅速降温。另外,卤素灯HL也熄灭,由此,半导体基板W也从预热温度T1开始降温。半导体基板W的加热处理结束后,仅将阀187关闭,将腔室6内置换为氮气的环境。另外,与齒素灯HL媳灭的同时,快门机构2将快门板21插入到卤素加热部4和腔室6之间的遮光位置。即使卤素灯HL熄灭,灯丝或管壁的温度也不马上降低,从高温的灯丝以及管壁暂时继续辐射出辐射热,这会防止半导体基板W的降温。通过插入快门板21,遮断从刚刚熄灭后的卤素灯HL向热处理空间65辐射的辐射热,能够提高半导体基板W的降温速度。
[0136]另外,在快门板21插入到遮光位置的时刻,开始辐射温度计120的温度测定。即,辐射温度计120测定从在保持部7保持的半导体基板W的下表面,经由基座74的开口部78辐射的红外光的强度,测定降温中的半导体基板W的温度。测定的半导体基板W的温度传递到控制部3。
[0137]虽然从刚刚熄灭后的高温的卤素灯HL会继续辐射多少的辐射光,但是,由于辐射温度计120在快门板21插入遮光位置时进行半导体基板W的温度测定,因此从卤素灯HL向腔室6内的热处理空间65的辐射光被遮光。因此,辐射温度计120不会受到干扰光的影响,能够准确地测定在基座74保持的半导体基板W的温度。
[0138]控制部3监视由辐射温度计120测定的半导体基板W的温度是否降温至规定温度。并且,在半导体基板W的温度降温至规定以下后,移载机构10的一对移载臂11再次从退避位置水平移动至移载动作位置上升,从而升降销12从基座74的上表面突出,从基座74接收热处理后的半导体基板W。接着,由闸阀85关闭的搬送开口部66被打开,在升降销12上载置的半导体基板W通过装置外部的搬送机械手搬出(步骤S17),半导体制造装置1中的半导体基板W的加热处理完成。
[0139]在第1实施方式中,通过从闪光灯FL对形成了金属层114的半导体基板W的表面以1秒以下的照射时间照射闪光,将包含金属层114以及杂质区域112的半导体基板W的表面瞬间地升温至1000°C以上的处理温度T2。S卩,通过闪光照射,将半导体基板W的表面以1秒以下的极短的时间加热到高温。
[0140]如已经叙述那样,在SiC的半导体基板W中,为了改善栅极氧化膜的界面特性而进行氢封端处理。具体而言,将在栅极氧化膜的界面附近存在的缺陷通过氢封端使其消失,从而提高界面特性。再有,栅极是在与图9所示的金半接触形成的处理不同的工序中,在与图10的杂质区域112不同的半导体基板W的表面区域形成的。
[0141]如以往那样,为了半导体基板W的金半接触形成,在几秒钟以上的热处理时间将半导体基板W升温到高温时,有取入到上述栅极氧化膜的界面附近的氢解吸,使界面特性劣化的顾虑。如本实施方式那样,如果从闪光灯FL对半导体基板W以1秒以下的照射时间照射闪光,将半导体基板W的表面在极短的时间加热至1000°C以上,则能够抑制氢的解吸,并且能够加热金属层114以及杂质区域112,形成金半接触。
[0142]另外,在本实施方式中,在包含氢的混合气体的环境中对半导体基板W的表面照射闪光进行加热处理。因此,能够更可靠地防止在闪光加热时,氢从栅极氧化膜的界面附近解吸,能够防止界面特性的劣化。
[0143]另外,在闪光加热中虽然加热处理时间为短时间,但是将包含金属层114以及杂质区域112的半导体基板W的表面升温到1000°C以上的高温。一般地,已知用于金半接触形成的PDA的处理温度越是高温,金半接触电阻越下降,如本实施方式那样,如果通过闪光照射将半导体基板W的表面加热到1000°C以上的高温,则能够得到1. Ο X 10 6 Ω cm2以下的低金半接触电阻。
[0144]这样,在本实施方式中,通过在包含氢的混合气体的环境中,从闪光灯FL对半导体基板W的表面在1秒以下的照射时间照射闪光,能够防止氢解吸,得到低的金半接触电阻,而不会使器件特性。
[0145]另外,在形成p型金半接触的情况下,即使金属层114是低融点的铝,如果照射时间为1秒以下的闪光照射,则也能够形成金半接触,而不会使金属层114溶融。
[0146]另外,在第1实施方式中,不进行在步骤SI 1中注入的杂质的活化,就进行步骤S12中的金属层形成,并通过步骤S16的闪光照射的加热,形成金半接触,并且还进行注入到杂质区域112的杂质的活化。因此,不需要以往进行的用于金属层形成工序前的杂质活化的热处理,能够将制造过程简化。另外,如果通过闪光照射将半导体基板W的表面在极短的时间加热到1000°C以上,则抑制在杂质区域112注入的杂质的不必要的扩散,并且还能够防止起因于1000°C左右下长时间加热的杂质的非活化。
[0147]另外,如第1实施方式那样,通过不进行注入的杂质的活化热处理,而是在形成金属层114之后进行用于形成金半接触的闪光加热,从而在杂质浓度一直被维持为高浓度的杂质区域112表面和金属层114接触的状态下进行热处理。图11是表示离子注入后的杂质区域112中的杂质浓度的图。该图的横轴,表示距杂质区域112的表面的深度,纵轴表示杂质浓度。在图11中,深度“0”的位置表示杂质区域112的表面,在该表面形成金属层114而进行接触。
[0148]如以往那样,在金属层形成工序前将用于杂质活化的热处理花费几秒钟左右以上来进行的情况下,因注入的杂质的向外扩散等,如图11虚线所示那样,在杂质区域112的表面附近的杂质浓度降低。在杂质区域112的表面附近的杂质浓度越低,越容易出现肖特基势皇,良好的金半接触形成受到阻碍。因此,在以往,需要在金属层形成工序中比杂质区域112的表面更深地导入金属。
[0149]在本实施方式中,由于不进行注入的杂质的活化热处理,而在形成金属层114之后利用闪光照射进行加热,因此如图11的实线所示,通过在金属层114与杂质浓度维持注入后的高浓度的杂质区域112的表面接触的状态下进行加热处理,从而能够实现不出现肖特基势皇的良好的金半接触形成。
[0150]另外,在步骤S11的离子注入工序中进行常温下的离子注入的情况下,通过步骤S16的闪光照射的加热,还促进杂质区域112的再结晶化。即,在进行了常温下的离子注入的情况下,有时杂质区域112的结晶性被破坏,但是通过用于形成金半接触的闪光加热,该被破坏的杂质区域112的结晶进行再结晶。再有,此时的再结晶也可以不是完全地返回到原来的结晶。
[0151]另外,在本实施方式中,灯光辐射窗53以及上侧腔室窗63由合成石英形成,就从闪光灯FL射出而照射到腔室6内的半导体基板W的闪光的光谱分布而言,波长300nm相对于波长500nm的相对强度为20%以上。形成本实施方式的半导体基板W的4H_SiC的带隙约为3. 2eV,即使与硅(带隙约为1. leV)相比较也相当宽。因此,半导体基板W,虽然吸收短波长的光(具体而言为紫外光),但是可见光透射。通过使闪光的光谱分布成为波长300nm相对于波长500nm的相对强度为20%以上,将包含较多紫外区域的光的闪光照射到SiC的半导体基板W,从而闪光也会被宽的带隙的半导体基板W吸收,能够将包含金属层114以及杂质区域112的半导体基板W的表面升温至必要的处理温度T2。
[0152]〈第2实施方式〉
[0153]接着,说明本发明的第2实施方式。第2实施方式的半导体制造装置的结构与第1实施方式完全相同。另外,关于第2实施方式中的处理顺序也大致与第1实施方式相同。图12是表示第2实施方式的形成金半接触的处理顺序的流程图。
[0154]第2实施方式的金半接触形成处理顺序与第1实施方式不同点在于,在离子注入后且在金属层形成前进行对杂质区域112所注入的杂质的活化。首先,步骤S21的离子注入工序与第1实施方式完全相同(图9的步骤S11)。
[0155]接着,在第2实施方式中,在步骤S21中执行对杂质区域112所注入的杂质的活化热处理(步骤S22)。这里,用于杂质活化的半导体基板W的热处理通过照射时间为1秒以下的闪光照射进行。用于杂质活化的闪光照射的方法与在第1实施方式中说明的闪光照射的方法相同。即,从闪光灯FL对通过来自卤素灯HL的光照射而预热至预热温度T1的半导体基板W的表面以照射时间1秒以下照射闪光,从而将表面温度瞬间地升温至处理温度T2。另外,通过闪光照射对半导体基板W进行的加热处理在包含氢的混合气体的环境中进行。其中,在用于杂质活化的闪光加热处理中,卤素灯HL的预热温度T1为800°C,闪光照射的处理温度T2为1500°C。
[0156]通过该步骤S22的闪光加热处理,对杂质区域112所注入的杂质被活化。从此后的步骤S23至步骤S28的处理,与在第1实施方式中说明的图9的步骤S12至步骤S1
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