晶圆热处理目的及主要制程

半导体制造过程的热处理，指的是将矽晶圆放置在充满氮气（N2）或氢气（Ar2）等惰性气体环境中施予热能的处理。

热处理包括在单纯的惰性气体中掺杂微量的氧气（O2），使产生薄薄一层氧化膜，同时进行处理；以及在单纯的惰性气体中掺杂微量的氢气（H2），促使热氧化膜与矽介面之间的电性安定，同时进行处理等。如图2-10-1所示，热处理具有各种制程及目的。

依目的分别的热处理制程

在“布植后热处理”中，将掺杂到矽表面附近的导电型不纯物，透过热扩散现象，使之进行再分布，借此达成不纯物分布在纵断面的需求。故此种热处理，需控制温度及处理时间。

在“加热再流动（Reflow）”中，将硼或磷、或者同时以硼和磷的低熔点BPSG膜（硼磷矽化玻璃）在高温下使呈流动态，使其在晶圆表面呈现平缓的状态。此种热处理，需控制BPSG内所含硼及磷的浓度、热处理温度、处理时间。

在“金属矽化热处理（矽金属化）”中，将镍（Ni）及矽（Si）进行热反应，形成矽化镍（NiSi2）。矽化锦可被堆积在M0S电晶体的闸极电极，以及源极、汲极扩散层的表面，用以降低层阻抗。

在“活性化”中，对晶圆加热使矽晶格产生震动，让离子注入后的导电型不纯物能够移动到正确的晶格点中，活化晶圆的电性。

在“界面安定化”中，在热氧化膜（SiO2）与矽（Si）之间界面上的不饱和键，填入氢原子（H）中止之，达成电性稳定。此种热处理使用以氮气稀释的氢气（合成气体）。在“合金化”（又称烧结）中，为了确保金属布线及矽之间的欧姆接点，而透过热处理产生共晶反应。

进行热处理的设备，如下页所示，分成“热处理炉（炉管）”及“灯管退火器（使用卤素灯的RTP装置）”两种。灯管退火器使用红外线灯管，以快速升降温，适合短时间进行高温热处理。

审核编辑：刘清