[发明专利]晶片表面材料层的处理系统和方法有效

申请号：	200710042157.0	申请日：	2007-06-18
公开（公告）号：	CN101329984A	公开（公告）日：	2008-12-24
发明（设计）人：	吴汉明;张春光	申请（专利权）人：	中芯国际集成电路制造（上海）有限公司
主分类号：	H01L21/00	分类号：	H01L21/00;H01L21/268;H01L21/3105;H01L21/336;H01L21/67
代理公司：	北京集佳知识产权代理有限公司	代理人：	逯长明
地址：	201203***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	晶片表面材料处理系统方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种对半导体晶片表面的材料层进行处理的系统和方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件已经具有深亚微米结构。在90nm以下的工艺节点对NMOS器件和PMOS器件的开关速度和驱动电流的提升日趋关注。利用缩减MOS晶体管栅极长度以及栅极氧化层的厚度的方式来改善操作速度的方式在90nm以下由于短沟效应的存在已经变得不再适用。研究发现，在掺杂区表面形成应力层可在含有掺杂杂质的层或是衬底中产生机械应力，这种应力能够增加掺杂杂质的活动力，增加的掺杂质或是电荷载流子的迁移率，从而能够进一步提高半导体器件的开关速度和驱动电流。

对于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS)而言，在NMOS的沿着源极-漏极的方向上于N型通道表面形成张应力(Tensile Strain)的应力层，可以增加电子的迁移率，从而增加NMOS的驱动电流。图1为半导体晶体管应力层位置示意图。如图1所示，图1以NMOS晶体管为例，在NMOS晶体管的源极74和漏极72表面形成具有张应力氮化硅层70，通过快速热退火或紫外线照射处理来增加张应力。然而，利用快速热退火增加氮化硅层70的应力，退火的高温会对金属硅化物造成不良影响。因此目前对氮化硅层的应力调整普遍采用紫外线照射的方法。申请号为200510113716.3的中国专利申请中公开了一种氮化硅层的制造方法，该方法利用紫外光照射处理氮化硅层。图2为利用紫外线进行应力调整的装置示意图。如图2所示，处理室内部装有紫外线灯10，其发出的紫外线12照射到下方的衬底30表面的氮化硅层。衬底下方还具有反射层40用于反射紫外线。处理室的穹顶20可以反射紫外线灯10发出的紫外光，使更多的紫外光20能够平行照射在衬底30表面。然而紫外线灯10发出的光还是不均匀的，照射在衬底30中心的紫外光的强度要比照射在衬底周围的紫外光的强度高。因此有些应力调整的装置在处理室中设置多个紫外线灯作为光源来增加光强和均匀性。如图3所示的，图3中，处理室中包括三个紫外线灯10、10’和10”，它们发出的紫外光12分别照射在衬底30表面。三个紫外线灯10、10’和10”所发出的紫外光均有部分会经过穹顶20的反射。虽然多个紫外线等的紫外光强度要高于一个紫外线灯的紫外光强度，但是处理室内的漫反射现象比较严重，仍然存在紫外线照射不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体晶片表面材料层的处理系统和方法，能够从根本上解决利用紫外线对所述材料层进行处理时紫外线光强度均匀性的问题。

一方面，提供了一种晶片表面材料层的处理系统，所述系统包括处理室、射频功率源，和与所述射频功率源连接的激励线圈，所述处理室内上部充满被所述射频功率源和激励线圈电离的等离子体，所述半导体晶片置于所述处理室内底部，在所述等离子体与所述半导体晶片之间具有透明材料层，所述等离子体发射的紫外光透过所述透明材料层照射在所述半导体晶片表面材料层。

优选地，所述透明材料层为玻璃。

优选地，所述玻璃为石英玻璃。

优选地，所述玻璃为硼硅玻璃。

所述等离子体为惰性气体等离子体。

所述惰性气体为氩气Ar、氦气He、氖气Ne、氙气Xe、氪气Ke中的一种或组合。

所述激励线圈位于所述处理室顶部。

优选地，所述激励线圈位于所述处理室顶部和侧部。

所述处理室底部、半导体晶片下方具有反射层。

所述晶片表面材料为氮化硅层。

所述射频功率源的输出功率范围为100W-2200W。

所述处理室内的压力为3mT-500mT。

所述晶片表面材料为低介电常数材料层。