[发明专利]分区域激光退火及前馈工艺控制

说明书

技术领域

本发明的系统及方法通常涉及半导体工艺，尤其涉及一种晶片扫描和退火 的系统及方法。

背景技术

半导体器件尺寸日益减小，并且栅极电介质也变得越来越薄。以这样小的 尺寸，任何穿过栅极电介质层到达下层沟道区的隧穿显著增加了栅极到沟道的 漏电流，并增加功耗。因而需要栅极电介质具有高的密度和更少的孔隙。

高k(介电常数)材料通常用作金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 器件的栅极电介质。但是，高k材料具有密度低于传统热生长、低k二氧化硅 的缺点。一种改善密度的方法是退火，通过退火增加材料的密度，并进而改善 其电学特性。

一些传统的栅极电介质退火方法是通过快速热退火(RTA)或者炉内退火 实施，这些退火工艺需要大约700℃高的温度。由于晶片通常需要长时间保持 在高温下，因此传统的快速热退火和炉内退火具有形成聚结、高热预算成本以 及高杂质扩散的缺点。

激光尖峰退火(Laser Spike Annealing，LSA)已发展用于克服RTA的缺陷。 传统LSA方法涉及到弧形扫描，即激光以弧形越过半导体晶片进行扫描。例 如，图1A和图1B显示了传统的半导体晶片100的LSA弧形扫描工艺。如图 1A所示，半导体晶片100放置在底座102上，其中底座102可以如图示箭头 进行移动。以与半导体晶片100平面垂直的轴成θ角度，激光源104将光束106 射到半导体晶片100上。图1B显示了传统越过半导体晶片100表面的激光束 106的扫描路径108a-108g。在传统弧形扫描工艺中，激光束106将首先扫描 路径108a，然后接下来是路径108b，如此等等直至执行最后的倒置“填充” 扫描108g。

虽然传统LSA弧形扫描方法克服了RTA的一些缺点，但是半导体晶片 100可能具有更大的材料特性变化，这些变化难于考虑使用传统的LSA方法。 这些材料变化可以从一个管芯延伸到另一个管芯，这可能不利地影响形成在这 些管芯和晶片100上的集成电路的性能。

因此，需要提出一种改善的半导体晶片的激光退火方法。

发明内容

在一些实施例中，一种方法包括：将半导体晶片划分为多个管芯区域，产 生所述半导体晶片的绘图，利用激光对半导体晶片的多个管芯区域的第一个管 芯区域进行扫描，基于半导体晶片的绘图以及关于多个管芯区域的第二个管芯 区域的第一次测量值对激光的参数进行调整，以及扫描第二个管芯区域。所述 绘图基于每个管芯区域的第一次测量来表现管芯区域的特性。所述调整步骤在 第一个管芯区域的扫描之后执行。

在一些实施例中，一种系统包括激光源、底座和与所述激光源和所述底座 进行信号通信的处理器。所述底座用来支撑半导体晶片。所述激光源被配置用 来相对于所述底座移动，或者所述底座被配置用来相对于所述激光源移动。所 述处理器被配置用于将半导体晶片划分为多个管芯区域，控制所述底座与所述 激光源之间的相对移动，以及基于所述半导体晶片的图像对用于扫描每个所述 多个管芯区域的所述激光源的参数单独进行调整。所述图像基于在各个管芯区 域的第一次测量的对应数值来表现所述半导体晶片各个管芯区域的特性。

在一些实施例中，提出了一种编码有程序代码的机器可读存储介质。当所 述程序代码由处理器执行时，所述处理器执行一种方法。所述方法包括：将半 导体晶片划分为多个管芯区域，产生所述半导体晶片的图像，利用激光对半导 体晶片的多个管芯区域的第一个管芯区域进行扫描，对在半导体晶片多个单独 管芯区域的每个管芯区域中测试结构特性的测量进行接收，基于半导体晶片的 图像以及关于多个管芯区域的第二个管芯区域的第一次测量值对激光的参数 进行调整，以及扫描第二个管芯区域。所述图像基于在每个管芯区域的第一次 测量来表现管芯区域的特性。所述调整步骤在第一个管芯区域的扫描之后执 行。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描 述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1A显示了一种传统的激光扫描装置；

图1B显示了一种传统激光扫描退火系统的扫描路径；

图2为本发明的改善激光退火方法的流程图；

图3A显示了根据图2所示激光退火方法的划分为多个管芯区域的半导体 晶片；