專利名稱：埋入物質(zhì)的線性聚焦激光退火的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及利用輻射線掃描襯底的熱處理。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)市場(chǎng)不斷要求更大的存儲(chǔ)能力、更快的開關(guān)速度和更小的形體尺寸。該行業(yè)為滿足這些要求而已經(jīng)采取的主要步驟之一是從在大熔爐里批量處理襯底例如晶片(如硅晶片)轉(zhuǎn)變?yōu)樵谛〉奶幚砬焕锏膯蝹€(gè)襯底處理。
在單個(gè)襯底處理過程中，襯底通常被加熱到高溫，以便在該晶片中所界定的多個(gè)IC器件中能夠發(fā)生各種化學(xué)和物理反應(yīng)。特別關(guān)心的是，IC器件的良好的電性能要求注入?yún)^(qū)域被退火。通常，退火把先前被制成非晶體的半導(dǎo)體襯底區(qū)域再制造成結(jié)晶度更高的結(jié)構(gòu)，并通過把它們的原子結(jié)合進(jìn)所述襯底的晶格中來激活攙雜劑。熱處理(例如退火)要求在短時(shí)間內(nèi)向襯底提供相對(duì)大量的熱能，然后快速冷卻襯底以結(jié)束熱處理。目前使用的熱處理的例子包括快速熱處理(RTP)和脈沖(尖峰)退火。雖然這些工藝被廣泛應(yīng)用，但目前的技術(shù)并不理想。它傾向于過于緩慢地升高襯底的溫度，從而使襯底暴露在高溫下的時(shí)間過長(zhǎng)。這些問題隨著襯底尺寸的增大、開關(guān)速度的提高和/或形體尺寸的減小，變得越來越嚴(yán)重。
通常，這些熱處理根據(jù)預(yù)定的熱制法(thermal recipe)在受控條件下加熱襯底。這些熱制法基本包括半導(dǎo)體襯底必須被加熱達(dá)到的溫度；溫度的變化速率，也就是溫度的上升速率和下降速率；以及熱處理系統(tǒng)保持在特定溫度的時(shí)間。例如，熱制法(recipe)可能要求襯底從室溫被加熱到1200℃或更高，在每個(gè)特殊溫度的處理時(shí)間達(dá)到60秒或更長(zhǎng)。
此外，為了滿足某些目標(biāo)(例如最少的擴(kuò)散)，必須限制半導(dǎo)體襯底承受高溫的時(shí)間量。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，溫度變化速率(包括上升和下降)最好都高。換句話說，最好能夠在盡可能短的時(shí)間里將襯底溫度從低溫調(diào)整到高溫，反之亦然。
對(duì)高的溫度變化率(ramp rate)的需求造成了快速熱處理(RTP)的發(fā)展，其中典型的溫度上升速率(ramp-up rate)的范圍為200～400℃/秒(℃/s)，而傳統(tǒng)爐子的對(duì)應(yīng)范圍為5～15℃/分鐘。典型的下降速率(ramp-down rate)范圍為80～150℃/s。RTP的一個(gè)缺點(diǎn)是其加熱整個(gè)襯底，即使電路器件只占半導(dǎo)體襯底(例如硅晶片)的頂部幾個(gè)微米也是如此。這就限制了加熱和冷卻襯底的速率。而且，一旦整個(gè)襯底處于升高的溫度下，熱就只能耗散到環(huán)境空間或結(jié)構(gòu)內(nèi)。因此，當(dāng)前的RTP系統(tǒng)只能努力達(dá)到400℃/s的上升速率和150℃/s的下降速率。
一種似乎有望提高IC器件開關(guān)速度并可能同時(shí)保持類似的形體尺寸的技術(shù)是絕緣半導(dǎo)體(Semiconductor on Insulator，SOI)技術(shù)。一種SOI技術(shù)包括把氧物質(zhì)注入半導(dǎo)體襯底中，并對(duì)該襯底進(jìn)行退火處理以在襯底內(nèi)在從幾百埃()到幾千埃的深度形成一個(gè)絕緣層，并在該絕緣體層上建立一個(gè)單晶半導(dǎo)體區(qū)域，在該絕緣體層下建立一個(gè)整塊的(bulk)半導(dǎo)體襯底。在該絕緣體層之上的單晶層可被用于在其中和其上形成器件。通常，可以制造這些器件而不需要通常伴隨傳統(tǒng)的電路器件處理的所有必需的注入(例如不需要井注入)。因此，器件的開關(guān)速度傾向于更快，且諸如漏電流這樣的限制傾向于減少。
以上描述的SOI工藝一般需要RTP步驟以形成絕緣體層。如上所述，氧物質(zhì)被注入且執(zhí)行熱退火以通過稱為Otswald(奧特斯沃德)熟化工藝形成絕緣體層。這種SOI形成工藝的一個(gè)問題是使用傳統(tǒng)的RTP處理，退火時(shí)間傾向于太長(zhǎng)，以至于商業(yè)上不可行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了一種方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括將一種物質(zhì)(例如氧物質(zhì))引入一個(gè)包含半導(dǎo)體材料的襯底，并將線性聚焦的電磁輻射平移跨過所述襯底的表面。所述電磁輻射足以熱影響所述物質(zhì)，例如熱影響氧物質(zhì)以在所述襯底內(nèi)形成氧化物(例如，二氧化硅SiO2)層。通過使用聚焦的電磁輻射(例如從一個(gè)激光源獲得的輻射)可比傳統(tǒng)的RTP處理更快地形成半導(dǎo)體材料中的絕緣體層。電磁輻射能夠在任何指定時(shí)刻加熱襯底的一小部分表面，因此實(shí)現(xiàn)了非常短的退火時(shí)間。通過使用能夠把襯底的溫度升高到接近于但不超過襯底材料的熔點(diǎn)的輻射，例如可快速均勻地形成絕緣體層。
本發(fā)明還描述了一種裝置，其包括一個(gè)電磁輻射源和一個(gè)臺(tái)架，該臺(tái)架的尺寸適合在處理腔內(nèi)安放半導(dǎo)體襯底。一個(gè)光學(xué)元件被放置在所述電磁輻射源和所述臺(tái)架之間，以把來自所述電磁輻射源的輻射聚焦成一條線，該線的長(zhǎng)度由放置在所述臺(tái)架上的襯底的直徑確定。一個(gè)控制器可連接到所述電磁輻射源。所述控制器包括機(jī)器可讀的程序指令，所述程序指令使得所述控制器能夠控制襯底暴露于所述輻射的深度。因此，在諸如SOI工藝這樣的工藝中，氧物質(zhì)被注入到半導(dǎo)體襯底，所述裝置的控制器能夠控制電磁輻射源，以通常的線性方式加熱襯底僅到形成絕緣體層所必需的深度。由于不像傳統(tǒng)的RTP工藝那樣加熱整個(gè)襯底，所以可以比傳統(tǒng)的RTP工藝更快地進(jìn)行退火以形成絕緣體層。


根據(jù)以下的詳細(xì)描述、所附的權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中圖1是被暴露給氧注入的部分半導(dǎo)體襯底的橫截面示意圖。
圖2顯示的是圖1的襯底在注入氧物質(zhì)之后的襯底。
圖3顯示的是圖2的襯底在形成絕緣體(例如氧化物)層之后的襯底。
圖4是用于對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理的裝置的橫截面示意圖。
圖5是圖4中所示的襯底和臺(tái)架的頂視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的、用于對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理的另一種裝置的橫截面示意圖。
圖7是襯底熱處理方法的流程圖。
圖8是在熱處理過程中，襯底上和通過襯底的一個(gè)固定點(diǎn)的溫度圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-圖3說明了形成絕緣半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)的過程，該結(jié)構(gòu)可被用于，例如由此制造集成電路(IC)芯片。圖1顯示了部分半導(dǎo)體襯底，例如一個(gè)硅晶片，其具有約200毫米(mm)或300mm的代表性直徑和1000微米或更少(例如750微米)的代表性厚度。圖1顯示了一種氧物質(zhì)(如氧氣(O2))被引入(注入)襯底100中，例如以氧離子(O+)的形式。根據(jù)一種SOI工藝，進(jìn)入半導(dǎo)體襯底的氧注入，在襯底內(nèi)遵循一般的氧原子高斯分布。典型地，氧物質(zhì)傾向于初始形成SiOx，其中x是0～2。參考圖2，這些SiOx分子傾向于成群(由標(biāo)識(shí)數(shù)字110表示)，且當(dāng)遭受最好是1200℃或更高溫度的熱退火時(shí)，通過稱為Otswald熟化的工藝形成SiO2絕緣體層。
圖3說明圖2在退火之后的結(jié)構(gòu)。圖3顯示了襯底100，其包括形成在襯底100中約為200埃()到3000深度處(典型地，約為襯底中100到1500深度處)的絕緣體層120，這一般取決于在絕緣體層120之上的單晶體層上所制造的器件是部分耗盡(PD)器件還是全耗盡(FD)器件。覆蓋絕緣體層120的是半導(dǎo)體(例如硅)材料的單晶體層130。在絕緣體層120之下的是整塊襯底100。一旦形成，有源和無源器件，例如晶體管、電阻器、電容器等等可形成在單晶體層130中。對(duì)于FD SOI，硅單晶體層130典型地從200變化到400(例如200)，SiO2絕緣體層120從200變化到800(例如400)。對(duì)于PD SOI，硅單晶體層130典型地從500變化到1500(例如1000)，SiO2絕緣體層120從1000變化到3000(例如2000)。
圖4是用于對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，以形成圖3所示SOI結(jié)構(gòu)(例如，以對(duì)圖2的結(jié)構(gòu)100進(jìn)行熱退火)的裝置的側(cè)視圖。在普通擁有轉(zhuǎn)讓的2002年4月18日提交的、題為“Thermal Flux Processing byScanning”的美國(guó)專利申請(qǐng)10/126419號(hào)中和2002年7月23日提交的、題為“Thermal Flux Deposition by Scanning”的美國(guó)專利申請(qǐng)10/202119號(hào)中描述了類似的裝置，這兩個(gè)申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^引用并入本文。如上所述，一種熱處理是退火，而退火將在其余附圖中進(jìn)行描述。參考圖4，裝置200包括連續(xù)波電磁輻射源202，被配置在其上接收半導(dǎo)體襯底214的臺(tái)架216和放置在電磁輻射源202和臺(tái)架216之間的光學(xué)元件220。裝置200可進(jìn)一步包括處理腔205，其尺寸適合安放臺(tái)架216和襯底214以及可選地，光學(xué)元件220和電磁輻射源202。
電磁輻射源202能夠發(fā)射電磁輻射的連續(xù)波或射線，例如光(如激光)。通過連續(xù)波，意味著輻射源能夠連續(xù)發(fā)射輻射，即不是一種沖擊的、脈沖的或閃耀的光。與例如在現(xiàn)有技術(shù)的激光退火中所使用的激光不同，一個(gè)合適的連續(xù)波電磁輻射源能夠在預(yù)計(jì)用來進(jìn)行熱處理的時(shí)間內(nèi)連續(xù)發(fā)射輻射。在一個(gè)實(shí)施例中，電磁輻射源202能夠連續(xù)發(fā)射輻射至少15秒。
此外，在一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)波電磁輻射在襯底表面或其附近被吸收。對(duì)于硅襯底(例如圖1-圖3中的襯底100)，連續(xù)波電磁輻射的波長(zhǎng)優(yōu)選為190納米(nm)至950nm之間(例如808nm)。
在一個(gè)實(shí)施例中，電磁輻射源202包括多個(gè)激光二極管，其中每個(gè)二極管在相同的波長(zhǎng)產(chǎn)生均勻的空間相干光。在另一個(gè)實(shí)施例中，激光二極管的功率范圍為0.5千瓦(kW)到50kW(例如大約5kW)。合適的激光二極管是由Spectra-Physics of California或Cutting EdgeOptronics，Inc.of St.Charles，Missouri制造的。一種這樣的合適激光二極管是Spectra Physics的MONSOON多條模塊(multi-bar module，MBM)，其提供每個(gè)激光二極管40-480瓦的連續(xù)波功率。在一個(gè)實(shí)施例中，電磁輻射源202被電連接到控制器226。控制器226可包括機(jī)器可讀的程序指令(指令邏輯)，用于控制電磁輻射源202的強(qiáng)度。
在圖4所示的實(shí)施例中，光學(xué)元件220包括一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器206，其使來自電磁輻射源202的輻射204平行于襯底214的表面224的垂直方向(如圖所示)。然后，平行輻射208被至少一個(gè)透鏡210聚焦成在半導(dǎo)體襯底214的上表面224的輻射線222。光學(xué)元件220可被電連接到控制器226?？刂破?26可能包括機(jī)器可讀的程序指令(指令邏輯)，用于使平行輻射228聚焦成所需的線長(zhǎng)度(例如，跨越整個(gè)襯底214直徑)和線寬度(例如3μm到500μm)。
透鏡210是一個(gè)透鏡或者透鏡組，其能夠把輻射聚焦成線。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡210是一個(gè)柱面透鏡?；蛘撸哥R210可以是一個(gè)或多個(gè)凹透鏡、凸透鏡、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、折射透鏡、衍射透鏡、菲涅耳透鏡、漸變折射率透鏡(gradient index lenses)等等。
臺(tái)架216是在平移期間能夠牢固地固定襯底214的平臺(tái)，如下所述。在一個(gè)實(shí)施例中，臺(tái)架216包括一個(gè)夾持襯底的機(jī)械裝置，例如某種摩擦系統(tǒng)、重力系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)或者電氣系統(tǒng)。用于夾持的合適的機(jī)械裝置的例子包括機(jī)械夾、靜電或真空夾盤等等。
裝置200還包括平移機(jī)械裝置218，其被配置以使臺(tái)架216和輻射線222相對(duì)彼此平移。在一個(gè)實(shí)施例中，平移機(jī)械裝置218被連接到臺(tái)架216以相對(duì)于電磁輻射源202和/或光學(xué)元件220移動(dòng)臺(tái)架216。在另一個(gè)實(shí)施例中，平移機(jī)械裝置218被連接到電磁輻射源202和/或光學(xué)元件220以相對(duì)于臺(tái)架216移動(dòng)電磁輻射源202和/或光學(xué)元件220。在另一個(gè)實(shí)施例中，平移機(jī)械裝置218既移動(dòng)電磁輻射源202和/或光學(xué)元件220，也移動(dòng)臺(tái)架216?？梢允褂萌魏魏线m的平移機(jī)械裝置，例如傳送帶系統(tǒng)、托架系統(tǒng)和齒輪系統(tǒng)等等。
在一個(gè)實(shí)施例中，平移機(jī)械裝置218還被電連接到控制器216，以控制臺(tái)架216和輻射線222相對(duì)于彼此移動(dòng)的掃描速度。此外，臺(tái)架216和輻射線222相對(duì)于彼此的平移典型地沿著垂直輻射線222和平行襯底214的上表面224的路徑(如圖所示)。在一個(gè)實(shí)施例中，平移機(jī)械裝置218以恒定的速度移動(dòng)。典型地，對(duì)于35微米寬的線，這個(gè)恒定速度大約是2厘米每秒(cm/s)。在另一個(gè)實(shí)施例中，臺(tái)架216和輻射線222相對(duì)于彼此的平移不一定是彼此垂直的路徑，只要成角度的輻射在臺(tái)架216上能夠被線性聚焦即可。控制器226可包括機(jī)器可讀的程序指令(指令邏輯)，用于相對(duì)彼此平移臺(tái)架216和/或電磁輻射源202，以使輻射線222沿著穿過襯底214的整個(gè)表面的路徑移動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器可讀的程序指令包括指令邏輯以調(diào)整制法的掃描速度或輻射強(qiáng)度，以達(dá)到必需反應(yīng)的合適深度。根據(jù)SOI工藝，其中使用電磁輻射的熱處理的一個(gè)目標(biāo)是在襯底表面之下形成絕緣體層，指令邏輯根據(jù)特定工藝(例如FDSOI或PDSOI)的制法也可調(diào)整平移機(jī)械裝置218的掃描速度或電磁輻射源202的強(qiáng)度。
圖5是圖4所示襯底和臺(tái)架的頂視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底214是直徑為200mm或300mm的圓形晶片，其厚度約為750微米。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，輻射線222的長(zhǎng)度至少延伸穿過襯底214的整個(gè)直徑或?qū)挾?。輻射線222的寬度228約為3微米到500微米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射線222的寬度228約為35微米。這個(gè)寬度是在最大輻射強(qiáng)度的一半測(cè)量的(即所謂的半峰值全寬(FWHM))。在所說明的實(shí)施例中，輻射線的長(zhǎng)度比其寬度長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射線222線性地在半導(dǎo)體襯底214上往返移動(dòng)，以便不論在什么時(shí)候該線都保持和一條固定線或者弦252平行。在另一個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)波電磁輻射線沒有延伸跨越半導(dǎo)體襯底的整個(gè)寬度。相反，這條線延伸跨越半導(dǎo)體襯底的部分寬度。在這個(gè)實(shí)施例中，連續(xù)波電磁輻射線可能掃描穿過襯底表面超過一次。
輻射線222的一個(gè)功率密度在10kWcm2和200kW/cm2之間，其標(biāo)稱范圍接近60kW/cm2。在這些功率密度下不容易實(shí)現(xiàn)輻射整個(gè)襯底表面，但具有這樣強(qiáng)度的輻射線能夠掃描穿過襯底。例如，一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，使用具有70kW/cm2的峰值功率密度的400微米寬輻射線，以100cm/s進(jìn)行掃描，將硅襯底的表面加熱到約1170℃，其升溫和降溫的速率超過每秒四百萬度。
圖6是用于對(duì)襯底進(jìn)行熱處理的另一個(gè)裝置的側(cè)視圖。這個(gè)實(shí)施例示出了該裝置光學(xué)部分的另一種配置。在這一實(shí)施例中，裝置300包括透鏡210的光學(xué)裝置320和一個(gè)或多個(gè)輻射導(dǎo)向器，如一個(gè)或多個(gè)光纖308和棱鏡306。也可使用其他輻射導(dǎo)向器如波導(dǎo)、鏡子或漫射器(diffuser)。在這一實(shí)施例中，臺(tái)架216、襯底224和可選光學(xué)裝置320的某個(gè)部分(包括整個(gè)部分)，及電磁輻射源202可包含在處理器205內(nèi)。
參考圖6，來自電磁輻射源202的輻射被導(dǎo)向到棱鏡306，該棱鏡再將輻射重新導(dǎo)向到一個(gè)或多個(gè)光纖308。輻射通過光纖308而被傳輸?shù)酵哥R210，在此，它被聚焦成輻射線222。
可以理解，前述的光學(xué)裝置220(圖4)或320(圖6)的許多種不同組合可用于傳輸和聚焦來自連續(xù)波電磁輻射源的輻射，使之成為輻射線。而且，可利用激光二極管的線性陣列作為輻射源。此外，可以使用任何產(chǎn)生均勻輻射分布的合適裝置，如輻射漫射器。
圖7是作為SOI工藝一部分的對(duì)半導(dǎo)體襯底214進(jìn)行熱處理的方法的流程圖。參考圖7和流程圖400，氧物質(zhì)(例如O2)被引進(jìn)(例如注入)半導(dǎo)體襯底中(塊410)?？稍谂c用于后續(xù)退火的裝置相同或不同的環(huán)境(例如處理腔)中完成氧物質(zhì)的引入。在將氧物質(zhì)引入襯底214之后，襯底214可選地被加熱到一個(gè)基本溫度，該溫度足以在利用電磁輻射源的后續(xù)退火期間抑制襯底的熱應(yīng)力(塊420)。代表性的基本溫度對(duì)于硅晶片是大約600到700℃。如上描述的關(guān)于圖4和圖6的裝置在塊402中提供。此后將參考在圖4中標(biāo)識(shí)的組件。然后在塊404，控制器226確定輻射線222和襯底214相對(duì)于彼此移動(dòng)的掃描速度。該確定是基于，例如處理襯底的熱制法、襯底的特性、電磁輻射源202的功率、輻射線的寬度、在輻射線處的功率密度等進(jìn)行的。在SOI工藝中的硅晶片上，例如，在一個(gè)實(shí)施例中，合適的熱制法需要將襯底214加熱到一個(gè)溫度，但一般不超過硅的熔點(diǎn)(例如大約1410℃或更高)，以形成絕緣體層(例如圖3中的絕緣體層120)。
在塊406，電磁輻射源202發(fā)射連續(xù)波輻射204。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)輻射204在步驟408被準(zhǔn)直成平行輻射束208。平行輻射束208在塊410被聚焦成輻射線222。在塊412，通過平移機(jī)械裝置218(圖5)使臺(tái)架216和輻射線222按照預(yù)定的掃描速率或速度彼此相對(duì)平移。這種平移是沿著垂直于輻射線222并平行于襯底的上表面的路徑進(jìn)行的，以使輻射線222在半導(dǎo)體襯底214的整個(gè)表面上往返移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，平移機(jī)械裝置218以約2cm/s的速度在襯底的上表面上掃描輻射源以及光學(xué)裝置。
圖8是根據(jù)上面參照?qǐng)D7所述方法執(zhí)行熱處理的過程中，在襯底上和穿過襯底的固定點(diǎn)，溫度與時(shí)間和深度的關(guān)系曲線500。溫度軸502指示出在該固定點(diǎn)的溫度介于0到1400℃之間。軸504指示出在該固定點(diǎn)從上表面224到襯底214(圖4)內(nèi)的深度。軸506指示出掃描開始后在某點(diǎn)的以秒為單位的時(shí)間。上述固定點(diǎn)被假設(shè)位于508。
參考圖4和圖8，隨著輻射線222掃描跨過襯底214的上表面224，該輻射線使襯底上的一條線或者說一條弦受到其產(chǎn)生的熱量的影響。在輻射線222到達(dá)固定點(diǎn)508之前，在固定點(diǎn)508處的溫度，包括在該固定點(diǎn)位于上表面處的溫度和穿過襯底的橫截面處的溫度，在這個(gè)例子中是環(huán)境溫度或某個(gè)預(yù)定的基準(zhǔn)溫度(例如600℃到700℃)，如標(biāo)識(shí)數(shù)字516所示。隨著輻射線222到達(dá)508處的所述固定點(diǎn)，在襯底214上表面處的溫度幾乎同時(shí)升溫至1200℃(在這個(gè)例子中)，如標(biāo)識(shí)數(shù)字510所示。同時(shí)，襯底起到散熱器的作用，導(dǎo)致遠(yuǎn)離該表面的溫度急劇降低，如標(biāo)識(shí)數(shù)字512所示。例如，在距離上表面的這個(gè)點(diǎn)0.04cm處，溫度約為200℃。因此加熱效應(yīng)通常只局限在上表面。這是極為有利的，因?yàn)橥ǔＶ皇且r底214的表面224(圖4)的附近區(qū)域需要熱處理。根據(jù)SOI工藝，1000到3000(10-9cm)足夠接近所述表面，以至于這個(gè)深度大約接收由輻射線222產(chǎn)生的峰值熱量。輻射線222的輻射強(qiáng)度以及在固定點(diǎn)508的停留時(shí)間通常決定了在該點(diǎn)處的熱量生成。
隨著輻射線經(jīng)過并離開固定點(diǎn)，溫度快速下降，如標(biāo)識(shí)數(shù)字514所示。同樣，這通常是因?yàn)橐r底214起到散熱器作用，將上表面的熱量擴(kuò)散到該冷卻襯底的其余部分。把熱傳輸?shù)酱髩K襯底中有助于均質(zhì)的(homogenous)熱暴露，因?yàn)闊崃坑凶銐虻臅r(shí)間從局部強(qiáng)吸收的器件區(qū)域擴(kuò)散到較低吸收的器件區(qū)域。此外，圖案密度的效果可和RTP相比。但是，與利用RTP的熱擴(kuò)散深度是幾百微米的襯底厚度相反，該時(shí)間數(shù)值范圍卻短得足以使熱傳輸?shù)臄U(kuò)散深度被限制為幾微米，因此極大減少了總的需求功率。大塊襯底未被怎么加熱，因此為溫度下降提供了理想的散熱器。
在前面的詳細(xì)描述中，本發(fā)明是參考其特定實(shí)施例描述的。在一個(gè)實(shí)施例中，描述了SOI工藝，例如把物質(zhì)(氧)引入襯底，并將線性聚焦電磁輻射平移跨過襯底，其足以對(duì)氧物質(zhì)產(chǎn)生熱影響并在襯底中形成絕緣層。然而明顯的是，在不偏離權(quán)利要求所述的本發(fā)明更廣的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種修改和改變。例如，除了氧之外的物質(zhì)可被引入襯底和被熱影響。因此，說明書和附圖是說明性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括把一種物質(zhì)引入一個(gè)包含半導(dǎo)體材料的襯底中；和將線性聚焦的電磁輻射平移跨過所述襯底的表面，所述電磁輻射足以熱影響所述物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述物質(zhì)包括氧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述半導(dǎo)體材料包括硅，并且所述電磁輻射足以把部分襯底的溫度升高到接近硅的熔點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的部分襯底包括距離所述襯底的表面至少3000埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在平移電磁輻射之前，所述方法包括加熱所述襯底到一個(gè)溫度，其足以抑制可歸因于電磁輻射平移的應(yīng)力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述線性聚焦的電磁輻射具有小于500微米的線寬。
7.一種方法，其包括把一種氧物質(zhì)引入一個(gè)半導(dǎo)體襯底中；和通過線性地平移電磁輻射跨過所述襯底的表面，在所述襯底中形成氧化膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述襯底包括硅，并且所述電磁輻射足以把部分襯底的溫度升高到接近硅的熔點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述的部分襯底包括距離所述襯底的表面至少1000納米。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在平移電磁輻射之前，所述方法包括加熱所述襯底到一個(gè)溫度，其足以抑制可歸因于電磁輻射平移的應(yīng)力。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述線性聚焦的電磁輻射具有小于500微米的線寬。
12.一種裝置，其包括一個(gè)電磁輻射源；一個(gè)臺(tái)架，其尺寸適合在處理腔內(nèi)安放一個(gè)半導(dǎo)體襯底；一個(gè)光學(xué)元件，其放置在所述電磁輻射源和所述臺(tái)架之間，把來自所述電磁輻射源的輻射聚焦成線，該線的長(zhǎng)度由放置在所述臺(tái)架上的襯底的直徑?jīng)Q定；和一個(gè)連接到所述電磁輻射源的控制器，其包括機(jī)器可讀的程序指令，所述程序指令使所述控制器控制襯底暴露給所述輻射的深度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述控制器包括機(jī)器可讀的程序指令以控制來自所述電磁輻射源的輻射輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)連接到所述電磁輻射源和所述臺(tái)架之一的平移器，所述控制器包括機(jī)器可讀的程序指令以平移所述臺(tái)架和所述電磁輻射源之一，以使所述輻射平移跨過所述臺(tái)架。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述輻射在襯底的一個(gè)深度產(chǎn)生熱能，所述襯底計(jì)劃放置在發(fā)生反應(yīng)所必需的所述臺(tái)架上。
全文摘要
一種方法，其包括把一種物質(zhì)引入一個(gè)包含半導(dǎo)體材料的襯底，并將線性聚焦的電磁輻射平移跨過所述襯底的表面，電磁輻射足以熱影響所述物質(zhì)。一種裝置，其包括一個(gè)電磁輻射源；一個(gè)臺(tái)架，該臺(tái)架的尺寸適合在處理腔內(nèi)安放半導(dǎo)體襯底；一個(gè)放置在所述電磁輻射源和所述臺(tái)架之間的光學(xué)元件，其把來自所述電磁輻射源的輻射聚焦成線，該線的長(zhǎng)度由放置在所述臺(tái)架上的襯底的直徑確定；以及一個(gè)連接到所述電磁輻射源的控制器，其包含機(jī)器可讀的程序指令，所述程序指令使得所述控制器能夠控制襯底暴露給所述輻射的深度。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1685479SQ03823083
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者D·C·詹寧斯, A·阿爾巴亞提 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司