快速热退火(RTA)是用受控、相对较短的加热循环改变晶圆材料状态的热处理。这个名称说明做了哪一类操作,并不保证得到某个结果。要判断它的作用,应先看输入晶圆需要什么、实际经历了怎样的热历程,以及处理后哪些性质发生了变化。对注入后的硅而言,电激活、损伤恢复与掺杂剂再分布相互关联,但需要分别测量。
退火对象是什么?
注入区可能含有未激活掺杂剂和晶格损伤。加热可改变两者,也可能使掺杂剂移动。判断 RTA 须说明起始材料和目标 。
Process map · 流程地图
40nm BSI CMOS Image Sensor
在公开40nm Flow概览中定位Gate下的PolySi Anneal与后段Well中的Dopants Activation;这些标签只定位热处理职责,不证明RTA加热方式或结果。
标称循环不等于整片晶圆的真实热历程
标称加热程序只描述预期处理。实际晶圆温度可能受图形与表面光学性质影响;应通过处理后的材料结果检验热过程,而不是只看设备或步骤名称 。
相关热历史包括升温、高温阶段和冷却。即使都称为 RTA,起始结构不同也可能导致不同结果;报告时应将预期变化与相应的前后测量配对 。
分别验证所宣称的结果
电学测量可判断注入掺杂剂是否提供载流子,浓度深度分布可显示再分布;两者是不同问题,不能仅凭“退火”二字推断 。
在 Flow 中找到相关职责
在公开的 40nm BSI CMOS 图像传感器 Flow 概览中,展开 Gate 可找到 PolySi Anneal;在 Source/Drain 后较靠后的 Well 分组可找到 Dopants Activation。这些标签在集成顺序中定位了两种需要考虑热处理的问题,却没有说明任一步必然采用 RTA,也没有给出晶圆温度或激活结果。可用概览定位背景,再寻找具体证据后判断工艺结果。
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379