低热量预算退火

优先权声明

本申请要求美国临时申请No.62/656,428的优先权，其名称为“低热量预算退火”，申请于2018年4月12日，基于所有目的，其全部内容以引用方式并入本申请。

技术领域

本公开总体涉及诸如半导体晶圆的工件的热处理。

背景技术

热处理系统可被用于处理工件，例如硅晶圆。作为示例的热处理可被用于退火、薄膜的生长或沉积、结晶、相变，或其他用途。例如，退火过程可修补离子注入损伤，改善沉积层的质量，改善层界面的质量，以激活掺杂物及达到其他目的，同时控制工件中掺杂物质的扩散。

使用强而短的曝光或“闪光”来加热工件的器件侧表面可达到对半导体工件的毫秒级或超快的温度处理。在本文中所使用时，所述工件的器件侧表面指的是包括器件结构、薄膜、层或其他将被热处理的元件的器件表面。毫秒级退火系统能够以超过每秒104℃的速率加热所述工件的器件侧表面。

发明内容

本公开的实施例的各方面及优势将在以下的说明书中部分进行阐述，或通过说明书习得，或通过实施例的实践学习得。

本公开的一个示例性方面示出了一种工件的热处理方法。所述方法包括将所述工件放置在热处理腔中，所述工件包括器件侧表面以及相对的非器件侧表面，所述工件的所述器件侧表面和所述相对的非器件侧表面之间具有厚度。所述方法包括从至少一个热源传送能量脉冲至所述工件的所述非器件侧表面，所述能量脉冲具有脉冲持续时间。所述脉冲持续时间小于热量从所述能量脉冲到扩散通过所述工件的所述厚度的热传导时间，使得所述器件侧表面的加热速率大于1000K/s。所述器件侧表面的冷却速率小于约1000K/s。

本公开的另一示例性方面示出了用于半导体基质的热处理的系统、方法、设备及流程。

参考以下的说明书及所附的权利要求书，可以更好地理解各个实施例的这些或其他特征、方面或优势。所附的附图将被结合进来并组成说明书的一部分，与说明书一起，阐述本公开的实施例以用于解释相关的原理。

附图说明

参考所附的附图，说明书向本领域普通技术人员阐述了实施例的详细讨论，其中：

图1描述了能够用于依据本公开的示例性实施例的热处理系统的示例性工件。

图2和3描述了依据本公开的示例性实施例的热处理系统。

图4描述了依据本公开的示例性实施例的示例性加热曲线。

图5、6、和7描述了能够用于依据本公开的示例性实施例的热处理系统的示例性工件。

图8描述了用于依据本公开的示例性实施例的热处理系统的加热曲线。

图9描述了依据本公开的示例性实施例的用于热处理工件的示例性处理的流程图；以及

图10描述了依据本公开的示例性实施例的用于处理半导体工件的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考实施例，实施例的一个或多个示例在附图中被描述。各示例被提供用以解释所述实施例，而非限制本公开。事实上，对所述实施例所做的各种未偏离本公开的范围或主旨的修改及变型对于本领域技术人员而言是显而易见的。例如，作为一个实施例的一部分而被描述或说明的特征可与另一实施例一起使用从而产生又一个实施例。因此，应考虑到本公开的各方面覆盖了这些修改和变型。

本公开的示例性方面旨在提供短持续时间退火以处理工件的方法及系统，工件例如是半导体工件、光电工件、平板显示器、或其他合适的工件。工件材料可包括例如硅、硅锗、玻璃、塑料、或其他合适的材料。在一些实施例中，所述工件可以是半导体晶圆。所述方法可被用于实现多种工件制造处理的各个热处理系统中，包括但不限于退火处理(例如，均温退火、尖峰退火，和/或毫秒级退火等)、真空退火处理、快速热处理、薄膜生长处理、薄膜沉积处理、结晶处理、相变处理等。

在示例性的毫秒级退火应用中，当工件处于相对低的温度(例如，室温)时或工件已被预加热至中间温度Ti时，能量脉冲能够被传送至所述工件。对于处理硅工件而言，Ti可在室温至约900摄氏度(℃)之间。预加热至所述中间温度可通过热壁环境、热板或基座、热气流或辐射热源来完成，辐射热源例如是卤素灯、弧光灯、激光器、生成粒子束的热源、生成RF的热源、或生成微波的热源。所述预加热可被传送至所述工件的任一侧表面或两个侧表面。所述预加热可被传送所述能量脉冲的同一热源传送。然而，所述预加热可以在相对长的时间范围进行，产生相对较低的加热速率，例如，小于约500开尔文每秒(K/s)，例如小于约250K/s。使用能量脉冲加热可在与预加热周期相关的时间进行。例如，使用所述能量脉冲加热可在预加热加强阶段的最后1秒内进行，这可以将所述工件加热至所述中间温度Ti。

在一些示例性毫秒级退火加热曲线中，工件可由预加热热源进行初始加热使得所述工件的温度可上升直到工件的温度到达中间温度Ti，例如750℃等。工件的温度达到Ti后，能量脉冲被传送至所述工件的第一侧表面以在所述工件内产生极快速的升温。在某些情形中，所述能量脉冲产生的能量能够相对接近所述工件的所述第一侧表面而被吸收，从而使得所述第一侧表面升温在初始时非常快，透过所述工件的厚度形成大的温度梯度。在所述工件的所述第一侧表面的初始升温以及极快速的升温后，热量能够透过所述工件的所述厚度扩散，在所述工件的相对的第二侧表面形成更平缓的升温。所述第一侧表面的温度在达到峰值后降低。由于热量透过工件的厚度扩散，工件两侧的温度将变得接近，直至初始温度梯度消失。对于典型的半导体晶圆厚度，使用能量脉冲对所述工件的所述第一侧表面进行加热将导致所述工件的所述相对的第二侧表面的温度在小于约50毫秒(ms)的期间内快速上升。在这一快速的温度上升后，两侧的温度变得接近，然后降低，因为热量可由于辐射、传导和/或对流的结合而从工件的两侧流失。这一冷却处理可比来自热源的能量脉冲产生的非常快的升温慢，在所述相对的第二表面导致“非对称尖峰”加热曲线。

该示例性的毫秒级退火温度曲线可在能量脉冲传送至的所述第一侧表面产生极大的升温。如果所述能量脉冲在相对于热量扩散透过所述工件的厚度的时间而言较短的时间范围内被传送至所述工件的所述第一侧表面，则所述工件的所述第一侧表面将显著热于相对的第二侧表面。所述第一侧表面的高效的脉冲表面加热可通过在显著小于晶圆厚度的吸收深度内对脉冲能量进行选择性吸收来实现。

尖峰退火处理可用于产生低温的加热曲线(也可称为温度-时间曲线)中的极短的峰宽(例如，50开尔文峰宽)。例如，尖峰退火可用于高k介质退火、掺杂物激活以及接触形成。然而，对于相对低的峰值温度，和/或缺少严格的图样效应和/或非均匀性时，传送极短峰宽的尖峰退火(例如，小于约1秒峰宽)是困难的。根据本公开的示例性方面，用于提供短持续时间退火以处理工件的方法及系统可被用于在相对高的空间分辨率上增强尖峰退火均匀性。

根据本公开的实施例，工件可被放置于热处理腔中。所述工件可包括器件侧表面以及相对的非器件侧表面，所述器件侧表面包括一个或多个在能量脉冲期间被退火的器件结构、薄膜或层；所述非器件侧表面可以不包括器件结构。

图1描述了一种依据本公开的示例性实施例的待处理的示例性工件50。所述工件50包括器件侧表面52以及非器件侧表面54。所述器件侧表面52包括一个或多个器件结构、薄膜或层。所述非器件侧表面54不包括器件结构。所述工件的器件侧表面52和非器件侧表面54之间具有厚度(例如，约775微米，或其他合适的厚度)。

一种用于工件热处理的方法可包括从至少一个热源(例如，弧光灯、激光器或其他合适热源)传送能量脉冲(例如，辐照闪光(irradiance flash)等)至所述工件的所述非器件侧表面。所述能量脉冲具有脉冲持续时间(例如，在约0.1毫秒到约100毫秒的范围内，例如在约2毫秒到约100毫秒的范围内，例如在约5毫秒到约30毫秒的范围内)。所述脉冲持续时间可以小于热量由能量脉冲到扩散透过所述工件的厚度的热量传导时间，并且可使得所述器件侧表面的加热速率可大于1000K/s，所述器件侧表面的冷却速率可小于约1000K/s。

在热处理装置中，工件的所述器件侧表面和所述相对的非器件侧表面的配置不受限于所述工件的任何特定的空间取向。热处理中所述工件能以任意空间取向被支撑。在一些实施例中，所述器件侧表面可以面朝上，工件支撑结构从下和/或从上支撑所述工件。例如，位于所述工件上方的工件支撑结构(例如，伯努利吸盘)可在不接触所述器件侧表面的器件结构的情况下被使用。这种配置可以防止非器件侧表面的辐射受到来自工件支撑结构的光和/或热冲击的影响，从而减少了以上冲击导致的非均匀性过程。这种配置可以对工件支撑结构应用极快速的传导冷却以进一步降低热预算。所述工件也可以被保持成使得所述器件侧表面可以处于竖直取向，所述能量脉冲可以从水平方向入射。这种配置可以防止重力导致的工件偏移。

在一些实施例中，所述能量脉冲的脉冲持续时间可小于热量从能量脉冲到扩散透过所述工件的厚度的热量传导时间。在一些实施例中，在半导体工件处理应用中，所述脉冲持续时间可以小于约100毫秒。在一些实施例中，所述脉冲持续时间可以小于约30毫秒。在一些实施例中，所述脉冲持续时间可在约0.1毫秒到约100毫秒的范围内，例如在约2毫秒到约100毫秒的范围内，例如在约5毫秒到约30毫秒的范围内。

传送能量脉冲的热源的示例可以包括闪光灯、弧光灯、激光器以及其他可以产生粒子束(例如，电子束、离子束等)、化学反应、火焰、微波或射频(RF)等的热源。在一些实施例中，所述能量脉冲可被同步传送至所述工件的整个非器件侧表面，或非器件侧表面的一个或多个部分。在一些实施例中，所述能量脉冲可被控制以在所述非器件侧表面上扫描。

在一些实施例中，依据本公开的实施例的热处理可在能量脉冲被传送至的表面处产生可接受的升温(例如，快速升温，但不像典型毫秒级退火处理中的升温那样大)。这样，传送能量脉冲到所述工件的所述非器件侧表面的可接受条件的范围将扩大。在一些实施例中，所述脉冲持续时间可以更长，能量不必非常靠近所述非器件侧表面被吸收。这样，可应用更广范围的传送所述能量脉冲的热源类型。为了合理的加热效率，所述能量脉冲可主要在所述工件的所述厚度内被吸收，所述脉冲可具有小于约100毫秒的持续时间。在一些实施例中，使用上述提及的热源，所述能量脉冲可被传送至所述工件的所述非器件侧表面，而非所述工件的所述器件侧表面。在一些实施例中，可在工件的所述非器件侧表面上扫描能量束。扫描的能量束可由扫描激光器产生，所述扫描激光器包括相对高效率的源，例如二极管激光器、光纤激光器以及二氧化碳(CO

在一些实施例中，能量脉冲传送后工件的冷却可由多种方式加速，包括使工件的所述器件侧表面、所述非器件侧表面的任一个，和/或两个表面与散热结构进行热接触，从而允许热量通过工件和散热器间的空隙被传导至所述散热器。在一些实施例中，高热传导媒介可被用于工件和散热器之间。所述高热传导媒介的示例可包括气体、例如氦气(He)或氢气(H

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的方法和系统可提供许多技术效果和益处。例如，所述方法和系统可以限制热处理中不期望得到的副产品。所述方法和系统可以限制可发生在退火处理(例如离子注入损伤的退火)期间的掺杂原子物的扩散。所述方法和系统也可以限制其他不期望的效果，例如金属物质的扩散、器件结构中的表面或界面的过度氧化等。

依据本公开的示例性实施例，通过传送能量脉冲(例如，辐照闪光)至工件的非器件侧表面来处理所述工件可减少加热曲线的峰宽。所述峰宽可描述所述非器件表面位于或超过参考温度的时间间隔，所述参考温度可通过从温度时间曲线的峰值温度(T

使用依据本公开的示例性方面的热处理所获得的减小的峰宽可使所述热处理在相对高的温度达到高效的退火循环，同时仍减少不期望的过程，例如过度的掺杂物扩散。使用能量脉冲加热所述非器件侧表面导致的快速加热可以允许所述峰宽显著减小。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可在相对低的峰值温度谱内实现，其中，常规系统通常必须应用大大缩减的斜率以防止过大的温度超调以及非均匀性问题。这样，依据本公开的示例性方面的热处理可被用于峰值温度低于约900℃，甚至低至约100℃的尖峰退火。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可将基于能量脉冲的加热与快速传导热损耗相结合，从而加速能量脉冲被传送后的冷却处理。这样，依据本公开的示例性方面的热处理可允许总体峰宽(例如，50K峰宽)显著减小。在一些实施例中，依据本公开的示例性实施例的热处理可在没有任何预加热的情况下使用，例如工件开始于室温(例如，约20℃)。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可以在消除由于工件的器件侧表面上的图样化器件的不同部分中热量的不均匀吸收带来的任意图样效应的同时，有效提供一种极高斜率的尖峰退火。这种不均匀吸收，通常被称为“图样效应”，是尖峰退火后器件均匀性的一个难题。依据本公开的示例性方面，所述能量脉冲可被传送至工件的不具备器件结构的均匀的非器件表面。这样，能量吸收不被来自工件的器件侧结构上的器件结构或其他层和材料的任何光学效应所影响。所述能量脉冲可在工件的所述厚度中被更均匀地吸收，导致热量到工件的器件侧表面的传送更均匀。

在一些实施例中，所述工件的非器件表面可被涂覆或改性从而影响工件的非器件表面、器件表面、两个表面和/或工件内的能量吸收特性。在一些实施例中，所述非器件表面可涂覆有抗反射涂层(例如，涂覆一个或多个二氧化硅和/或氮化硅薄膜)以增加能量吸收并使加热处理更加高效。

在一些实施例中，非器件表面可通过以可导致能量脉冲的期望的不均匀吸收的方式图样化薄膜(例如，抗反射涂层)来涂覆，例如在所述工件的所述器件侧表面生成不均匀的尖峰加热处理。这在尖峰退火阶段的不均匀温度分布可以帮助补偿在不同制造步骤(如掺杂、蚀刻或沉积步骤)中已知的非均匀性的半导体器件制造处理中可以是理想的。在一些实施例中，本公开的示例性实施例可以通过在所述非器件侧表面的能量脉冲吸收中生成故意的、补偿性的图样效应，来改变来自诸如图样效应(来自任意制造处理)的复杂不均匀分布的影响。

传统的尖峰退火很难通过调节灯辐射的空间分布实现温度在小于约1厘米(cm)的长度范围上变化的非均匀尖峰加热处理。由于传统尖峰退火可产生具有相对长时间的更宽的峰宽，更宽的峰宽可导致可减小感应温度梯度的横向热流动。相比之下，依据本公开的示例性方面的热处理可以在导致器件表面处的非均匀尖峰加热处理的足够短的时间范围内在非器件表面以非均匀方式传送部分热量，因为能量通过晶圆厚度的极快传递限制了热量在到达器件表面前的扩散，允许温度分布在大约1毫米(mm)的长度范围上的调节，从而增加了空间分辨率。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可引入一个或多个光学元件(例如，掩模元件)以实现非均匀尖峰加热处理。所述一个或多个光学元件可影响能量吸收的空间分布。在一些实施例中，部分透射的光学板可作为决定传送至所述工件的所述非器件侧表面的能量脉冲的分布的掩模。在一些实施例中，根据本公开的示例性方面的热处理可通过在工件的所述非器件侧表面扫描能量束，例如在所述非器件侧表面的束扫描中改变扫描束的功率、形状、尺寸和/或驻留时间，来实现所述非均匀尖峰加热处理。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可将热板形式的预加热配置与传送至工件的非器件侧表面的能量脉冲相结合。在一些实施例中，所述工件可被装载在热板上，器件侧表面面向所述热板，但是通过气垫与所述热板分隔开。在一些实施例中，分离尺寸可以从约0.02到约2毫米，因此所述工件可以通过经过气体层(例如氮气(N

在一些实施例中，所述工件可以面朝上，热板在工件的上方，因为气流模式可被配置为提供向上的净力以支撑所述工件。在所述热板加热所述工件后，所述能量脉冲可被传送至所述工件的所述非器件侧表面，使得器件侧表面的温度快速跳变。在基于所述能量脉冲加热之后，工件内的升温可快速下降，因为来自能量脉冲的热量由于通过气体热传导至所述热板而快速流失。一些热量也可通过所述工件的所述非器件侧表面直接流失。

在一些实施例中，所述工件可被支撑在两块热板之间，所述能量脉冲可通过两块热板之一被传送。两块热板中的一块可以面向所述工件的所述非器件侧表面，并可包括对热能而言透明的材料。

这样，将热板与使用能量脉冲加热非器件侧表面相结合可以提供通过气体薄层(例如，具有相对高的热传导率的层，或在能量脉冲被传送后可加速冷却的层)的快速传导冷却，以导致加热曲线中甚至更小的峰宽。此外，依据本公开的示例性方面的热处理可减少预加热中图样效应的发生，因为预加热能量和/或能量脉冲可由通过气体的热传导来传送。气垫也可提供非物理接触的工件支撑。这样，依据本公开的示例性实施例的具有气垫的热处理可减少在所述工件的所述器件侧表面处的局部冷却和/或物理损伤。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可以调节所述能量脉冲的脉冲持续时间、功率-时间形状和/或其他参数(例如，到达时间、量级，和/或其他合适的描述能量脉冲特征的参数)，而不对所述器件侧表面的尖峰退火的处理目标产生不利影响。这可以引入使得尖峰退火处理更加高效的几个重要机会。

在一些实施例中，所述能量脉冲的时间形状可被选择为降低工件热处理中经受的热应力。在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可以降低加热速率(例如，使用交错脉冲形状等)，从而降低工件应力。尖峰退火处理中对器件侧表面的加热曲线的影响可被减小，因为所述器件侧表面的温度上升主要由吸收能量的数量以及透过工件厚度的热扩散来决定。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可减少(例如，最小化等)热预算，包括半导体中掺杂物的电激活，例如硅、锗、硅锗(SiGe)合金和/或硅锗锡合金等中的硼(B)、镓(Ga)、铟(In)、砷(As)、磷(P)以及锑(Sb)。减少的热预算可帮助减少在更长的退火中经受的电激活损耗。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可被用于形成包括金属、金属硅化物及锗化物的接触结构。在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可被用于退火其他薄膜，包括电介质，其他合适的受热暴露影响的材料，诸如氧化物以及硅酸盐，如二氧化铪(HfO

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可以在半导体器件制造的靠后阶段(例如中间工序、或后道工序阶段(例如，互连层的成形))实现热预算降低的热处理。降低的热预算可用于防止精细器件结构和/或半导体器件自身的衰退。这样，依据本公开的示例性方面的热处理可处理传导薄膜，所述传导薄膜包括铜(Cu)、钴(Co)以及钌(Ru)、和/或衬垫及扩散阻挡材料以及诸如低介电常数材料的绝缘体。

在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可被用于处理温度相对低的材料，包括聚合物薄膜。在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可被用于热处理光刻胶层，包括有机和无机形式的。在一些实施例中，依据本公开的示例性方面的热处理可允许在不将器件侧表面上的光敏性材料曝光于可影响所述器件侧表面特性的辐射能量的情况下，通过传送能量脉冲到所述非器件侧表面而应用极快的加热周期。

在一些实施例中，除半导体制造应用以外，依据本公开的示例性方面的热处理可被用于存储器件、磁性及光子器件、发光器件、传感器、电池、燃料电池、和/或太阳能电池等的制造。

本公开的示例性实施例旨在一种半导体工件的处理方法。所述方法可包括在所述半导体工件的器件侧将半导体材料层沉积在所述半导体工件上。所述层可具备无定形结构。所述方法可包括将掺杂物掺杂至所述半导体材料层，以及退火第二层以使用固相外延结晶。结晶期间，所述掺杂物可被结合进晶体材料。

在一些实施例中，所述方法可通过电激活掺杂层来提供具备极高浓度电荷载流子的半导体薄层。所述方法可开始于包括半导体层的半导体工件，所述半导体层可以是器件结构的一部分。所述半导体层可以是硅、锗、硅锗合金(例如，SiGe)，锡合金(例如，SiGeSn)，例如III-V半导体的其他类型半导体等。所述半导体层可被另一半导体层涂覆，并且该另一层相比所述半导体层可具有相同的材料或可具有不同的组成。

在一些实施例中，所述半导体层和/或所述另一层的沉积可采用蒸发、溅射、极低能量离子注入或簇沉积、化学气相沉积(CVD)，原子层沉积(ALD)、及其结合等。

在一些实施例中，所述工件的器件侧表面可在沉积前被清洁，以去除所述器件侧表面的污染物和/或天然氧化层。在一些实施例中，清洁处理可利用曝光于诸如氯(Cl)、氟(F)等的蚀刻物。在一些实施例中，清洁处理可以是还原物，例如H

例如，在硅CVD处理中，所述方法可以在沉积处理期间将所述工件保持在相对低的温度(例如，低于约600℃)。在一些实施例中，所述方法在沉积处理期间可采用能够促进形成无定形结构而非结晶膜的气体流量和压力。

在一些实施例中，在正沉积无定形结构的同时，通过在用于沉积处理的气体混合物中提供掺杂物承载物质来同步引入掺杂物质。在一些实施例中，通过在所述气体混合物中包括如三氢化磷(PH

在一些实施例中，在掺杂无定形结构成形后，可执行退火步骤以使无定形层结晶。在结晶期间，相当大比例的掺杂物质可被结合进结晶材料并电激活。所述结晶可通过固相外延(SPE)进行，其中，在无定形结构之下的晶体半导体可作为晶体再生长的种子。对于硅，SPE再生长可发生在从约400℃至熔点的温度。在一些实施例中，由于所述无定形层可冻结，所述方法可通过从热源(如，激光器等)传送能量脉冲，和/或通过结合掺杂物来熔化所述无定形结构。

在一些实施例中，所述方法在退火处理期间可通过SPE实现结晶，其中，所述工件被加热至一峰值温度，所述峰值温度的范围为约400℃到约1300℃。所述退火可以是均温退火、尖峰退火、毫秒级退火、其他适当的退火等。所述方法可允许对于有限制电失活现象的SPE再生使用相对高的温度。

在一些实施例中，对于毫秒级退火，使用范围在约0.1毫秒到约10毫秒的脉冲持续时间，所述工件可被预加热至范围在约250℃到约600℃的温度，并且可基于能量脉冲被加热至范围在约600℃到约1300℃的峰值温度。所述方法可通过提供峰值温度范围从约650℃到约850℃的热循环来实现SPE再生长。在一些实施例中，依据本公开的示例性实施例，所述热循环可包括提供能量脉冲至所述工件的非器件侧表面。

本公开的一个示例性方面示出了一种工件的热处理方法。所述方法包括将所述工件放置在热处理腔中。所述工件可包括器件侧表面和相对的非器件侧表面。所述工件在所述器件侧表面和所述相对的非器件侧表面之间具有厚度。所述方法可包括从至少一个热源向所述工件的非器件侧表面传送能量脉冲。所述能量脉冲具有脉冲持续时间。所述脉冲持续时间可以小于热量从所述能量脉冲到扩散通过所述工件的所述厚度的热传导时间，并且使得所述器件侧表面的加热速率大于1000K/s。所述器件侧表面的冷却速率可小于约1000K/s。

可对本公开的示例性方面进行变型和修改。例如，所述器件侧表面可包括一个或多个在能量脉冲期间被退火的器件结构、薄膜或层。所述非器件侧表面可以不包括器件结构。

所述至少一个热源可以是弧光灯或激光器。所述脉冲持续时间可以小于约100毫秒，例如小于约30毫秒，例如大于约0.1毫秒小于约100毫秒，例如大于约5毫秒小于约30毫秒。所述脉冲持续时间可以使得所述器件侧表面温度的50°温度峰宽为约1.3秒或更少，例如约0.5秒或更少。

在传送能量脉冲前，所述方法可包括加热所述工件至中间温度。所述中间温度可处于约20℃到约800℃的范围。加热所述工件至所述中间温度可包括加热所述工件的器件侧表面。

所述能量脉冲可使所述器件侧表面的峰值温度在所述非器件侧温度的峰值温度的约40％到约80％范围内。例如，所述能量脉冲可使所述非器件侧表面具有约1200℃的峰值温度，器件侧表面具有约850℃的峰值温度。所述能量脉冲可包括第一能量脉冲和第二能量脉冲。所述第二能量脉冲发生在所述第一能量脉冲期间。

所述工件的非器件侧表面可包括补偿膜。所述补偿膜的一种或多种补偿特性可对应于器件侧表面的一个或多个器件结构的非均匀特征。所述补偿膜可包括例如反射涂层。掩模结构可被置于所述至少一个热源和所述非器件侧表面之间。

所述器件侧表面和/或所述非器件侧表面可与散热器进行热交换。所述散热器可包括位于热处理腔内的热板。所述方法可包括支撑所述工件在配置于所述热板和所述工件之间的气垫上。所述气垫的厚度可为约0.02毫米到约2毫米。在传送能量脉冲前，所述方法可包括通过所述热板加热所述工件至中间温度。第二热板可被配置靠近所述工件的所述非器件侧表面。所述工件可至少被位于所述第二热板和工件之间的第二气垫部分地支撑。

所述器件侧表面可包括具有掺杂无定形膜的器件结构。实施于所述工件的所述非器件侧表面的能量脉冲可退火所述掺杂无定形膜以结晶所述掺杂无定形膜。退火期间的所述结晶至少部分使用固相外延来实现。所述能量脉冲可使得所述工件的所述器件侧表面的峰值温度在约650℃到约850℃的范围内。

本公开的另一示例性方面示出了一种热处理系统中处理工件的方法。所述工件可包括被一厚度所分隔开的器件侧表面和非器件侧表面。所述方法可包括放置工件在所述热处理系统的处理腔中的工件支撑件上，使得所述非器件侧表面面向一个或多个弧光灯。所述方法可包括使用一个或多个热源加热所述工件至中间温度。所述方法可包括使用一个或多个弧光灯向工件的所述非器件侧表面提供辐照闪光。所述辐照闪光可具有小于约100毫秒的持续时间，使得所述器件侧表面的加热速率大于1000K/s，所述器件侧表面的冷却速率小于约1000K/s。例如，所述辐照闪光可具有小于约30毫秒的持续时间。

可对本公开的示例性方面进行变型和修改。例如，所述辐照闪光可在所述工件的器件侧表面和工件的非器件侧表面间产生温度梯度。所述辐照闪光使所述非器件侧表面达到约1200℃的峰值温度。

所述辐照闪光可使所述器件侧表面具有约1.3秒或更少，如约0.5秒或更少的，如约0.4秒至约1.3秒之间的50°温度峰宽。所述辐照闪光可使所述器件侧表面具有约850℃的峰值温度。所述辐照闪光可包括第一辐照闪光和第二辐照闪光。所述第一辐照闪光发生在所述第二辐照闪光期间。

本公开的另一示例性方面示出了一种处理半导体工件的方法。所述方法可包括在半导体工件的器件侧沉积半导体材料层在所述半导体工件上。所述层可具备无定形结构。所述方法可包括将掺杂物质掺杂到所述半导体材料层。所述方法可包括退火所述层以使用固相外延结晶。结晶期间，所述掺杂物质可被结合进晶体材料中。

可对本公开的示例性方面可进行变型和修改。例如，层的掺杂可发生在层沉积期间。层的掺杂可发生在使用离子注入进行层沉积之后。

所述退火可以是均温退火、尖峰退火、或毫秒级退火。退火可包括加热所述工件至范围为约250℃到约600℃的中间温度，以及提供能量脉冲至所述工件以加热所述工件的器件侧表面至范围为约600℃到1300℃的峰值温度。所述能量脉冲具有范围从约0.1毫秒到约10毫秒的持续时间。

所述层可包括锗、硅或硅锗，并被沉积在含硅材料或含硅锗材料上。所述掺杂物质可包括磷、硼、镓、铟、砷、锑或铋。所述层可被沉积在半导体材料与所述层不同的第二层之上。

所述层可以是III-V半导体材料，并可以被沉积在III-V半导体材料上。所述掺杂物质可以是锰、锌、硅、硒、碲或硫。

可对本公开的这些示例性实施例进行变型和修改。如说明书中所使用的，单数形式的“一个”、“和”以及“所述”包含复数对象，除非上下文另行规定。“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”的使用被用于标识符，以及指出流程的顺序。出于说明和讨论的目的，可基于“基质”、“晶圆”或“工件”讨论示例性方面。本领域普通技术人员利用本公开提供的内容，可以理解本公开的示例性方面可被用于任何合适的工件。术语“约”和数值的连同使用表示在指定数值的20％之内。

现在参考附图详细讨论本公开的示例性实施例。图2和3描述了依据本公开的实施例的示例性热处理系统200和300。如图2中所示，所述热处理系统200可包括能量脉冲(例如，辐照闪光等)生成系统280以及处理器电路210。

所述热处理系统200可处理工件206。所述工件206可以是图1中的工件50。在图2的示例性实施例中，所述工件206可以是半导体工件220。例如，所述半导体工件220可以是硅半导体晶圆(在本例中，直径300毫米)，用于半导体芯片的制造，例如微处理器、存储设备等。所述工件206可包括非器件侧表面222(例如，正面)以及器件侧表面224(例如，背面)。

所述能量脉冲生成系统280可传送能量脉冲至工件206的所述非器件侧表面222。如图2所示，所述能量脉冲生成系统280可包括第一热源282、第二热源283、第三热源285、第四热源287，以及被立即放置在处理腔230的水冷窗286正上方的反射系统284。所述热源282、283、285以及287是被配置为向工件206提供辐照闪光的弧光灯。此外，在不背离本公开的范围的情况下，可使用其他合适的热源。在一些实施例中，所述能量脉冲可被同步传送至所述工件206的整个非器件侧表面222，或传送至所述非器件侧表面222的一个或多个部分。

在一些实施例中，所述能量脉冲生成系统280可包括少于四个热源，例如只有一个热源。在一些实施例中，所述能量脉冲生成系统280可包括多于四个热源，例如大规模热源的阵列。

在一些实施例中，当两个靠外的热源(例如，第一热源282和第四热源287)同时发光时，所述反射系统284可以均匀照射所述工件206的所述非器件侧表面222。在一些实施例中，当两个靠内的热源中的一个(例如，第二热源283或第三热源285中的一个)独立发光时，所述反射系统284可以均匀照射所述工件206的所述非器件侧表面222。

如图2所示，所述能量脉冲生成系统280可进一步包括能量供应系统288，用于向所述热源282、283、285以及287提供电能以产生所述能量脉冲(例如，辐照闪光等)。所述能量供应系统288可包括独立的电能供应系统289、291、293以及295，用于分别向独立的热源282、283、285以及287提供电能。在一些实施例中，能量供应系统288中的各电能供应系统289、291、293以及295可分别作为所述热源282、283、285以及287中的一个的能量提供系统，并可以包括脉冲放电单元，所述脉冲放电单元可预充电再陡然放电以提供输出能量的“尖峰”至各个热源以产生期待的能量脉冲(例如，辐照闪光等)。

所述处理器电路210可控制能量脉冲生成系统280向所述工件206的所述非器件侧表面222(例如，整个非器件侧表面、非器件侧表面的一个或多个部分)传送能量脉冲。在一些实施例中，所述处理器电路210可控制所述能量脉冲的脉冲持续时间小于热量从能量脉冲到扩散通过所述工件206的厚度的热传导时间。所述处理器电路210也可以控制所述能量脉冲的脉冲持续时间以使器件侧表面的加热速率可大于1000K/s，器件侧表面的冷却速率可小于约1000K/s。

在一些实施例中，所述处理器电路210可控制所述能量脉冲的脉冲持续时间小于约100毫秒(例如，在半导体工件处理应用中)。在一些实施例中，所述处理器电路210可控制所述能量脉冲的脉冲持续时间小于约30毫秒。在一些实施例中，所述处理器电路210可控制所述能量脉冲的脉冲持续时间大于约0.1毫秒小于约100毫秒，例如在约2毫秒到100毫秒的范围内。在一些实施例中，所述处理器电路210可控制所述能量脉冲的脉冲持续时间大于约5毫秒小于约30毫秒。

在一些实施例中，所述处理器电路210可在不对器件侧表面224的退火处理(例如，均温退火、尖峰退火或毫秒级退火等)的处理目标产生不利影响的情况下，调整能量脉冲的所述脉冲持续时间、功率-时间形状，和/或其他参数(例如，到达时间、量级，和/或描述能量脉冲特征的其他合适参数)。

如图2所示，热处理系统200可进一步包括预加热系统250以对工件206进行预加热。所述预加热系统250可包括连续模式热源252(例如，弧光灯、其他合适的灯、其他合适热源等)，以及配置在水冷窗256下方的反射系统254。在传送能量脉冲至所述非器件侧表面222之前，所述连续模式热源252可通过工件支撑件240加热所述工件206至中间温度。在一些实施例中，加热所述工件至所述中间温度可通过所述器件侧表面224以可加热整块工件206的斜率来实现。在一些实施例中，所述处理器电路210可控制所述预加热系统250预加热所述工件206以达到中间温度。

在一些实施例中(图2中未示出)，所述预加热系统250可与所述能量脉冲生成系统280位于同一侧。预加热以及能量脉冲均可被传送至所述非器件侧表面222。例如，在传送能量脉冲至所述非器件侧表面222之前，所述连续模式热源252可通过所述非器件侧表面222加热所述工件206达到中间温度。

如图2所示，所述热处理系统200可包括位于工件206下方以支撑工件206的工件支撑件240(例如，热板等)。所述工件支撑件240可包括高导热介质气垫。所述工件206可被装载在所述工件支撑件240上方，器件侧表面224面向工件支撑件240但通过所述气垫与所述工件支撑件240分隔开。在一些实施例中，所述气垫的厚度尺寸为约0.02毫米至约2毫米，从而可利用通过气垫(例如N

在一些实施例中(图2未示出)，所述热处理系统200可包括被放置靠近工件206的非器件侧表面222的另一工件支撑件。所述另一工件支撑件可包括位于所述非器件侧表面222和支撑工件206的工件支撑件240之间的另一气垫。在一些实施中，所述另一工件支撑件对于来自能量脉冲的热能是透明的。

在一些实施例中(图2中未示出)，所述工件支撑件240可位于工件206上方，因为气垫可被配置为提供向上的净力以支撑所述工件。在这种配置中，工件206可面朝上。所述能量脉冲生成系统280可位于热处理系统200的底部，所述预加热系统250可位于所述热处理系统200的顶部。

在一些实施例中，所述工件支撑件240可以是散热器，使得所述工件支撑件240可与所述器件侧表面224和/或所述非器件侧表面222进行热传导以利于工件206的热处理中的冷却处理。在一些实施例中，在基于能量脉冲加热后，来自能量脉冲的热量由于通过气垫向工件206的热传导而迅速流失，因而工件206的升温会迅速下降。部分热量可从工件206的非器件侧表面222直接流失。

这样，将工件支撑件240与使用能量脉冲加热所述非器件侧表面222相结合，可提供通过气垫的快速传导冷却，从而导致加热曲线中的甚至更小的峰宽。

此外，由于预加热能量和/或能量脉冲可利用通过气垫的热传导来传送，产生自预加热的图样效应可被降低。所述气垫也可不向工件支撑件240提供物理接触。这样，工件206的器件侧表面224的局部冷却和/或物理损伤可被减少。

如图2所示，所述处理腔230可包括顶部和底部可选择的辐射吸收壁232和234，其可分别包括可选择的吸收水冷窗286和256。所述处理腔230也可包括镜面反射侧壁，其中的两个如236和238所示，另外两个基于描述的目的而被移除。

如图2所示，所述热处理系统200可进一步包括冷却系统244以及测量系统202。所述冷却系统244可包括循环水冷系统，可用于冷却所述处理腔230的多个表面。所述测量系统102可用于测量所述非器件侧表面222和/或器件侧表面224的温度。

在一些实施例中，所述热处理系统200可实现一个或多个热处理(例如，均温退火、尖峰退火、毫秒级退火或快速热处理等)。示例将在图4和9中进一步描述。

在一些实施例中，所述热处理系统200可实现一个或多个沉积和/或掺杂处理。示例将在图10中进一步描述。

图3描述了依据本公开的另一实施例的热处理系统300。如图3所示，所述能量脉冲生成系统280可包括扫描激光器304作为热源。扫描激光器304的示例可包括二极管激光器、光纤激光器、二氧化碳(CO

在一些实施例中，所述扫描激光器304可使用逐行扫描在所述非器件侧表面222上扫描所述激光束306，以使所述激光束306可在小于工件206的热传导时间的时间内扫过所述区域302，以及在小于工件206的热传导时间的时间内扫过与所述区域302相同扫描线上的各邻近区域。所述激光束306可扫过非器件侧表面222上的连续线直至所述非器件侧表面222的每个独立区域在小于工件206的热传导时间的时间内被激光束306扫描。因此，所述激光束306可快速加热每个这种区域，同时在所述区域以下的工件206的体积仍然保持在相对冷的中间温度，从而作为利于所述区域在被激光束306扫描后的快速冷却的散热器。

在一些实施例中，所述扫描激光器304可通过变化扫描所述工件206的所述非器件侧表面222的激光束306来实现非均匀的热处理，例如，在扫描束扫描所述非器件侧表面222时改变扫描束的功率、形状、尺寸和/或驻留时间。所述非器件侧表面222上的非均匀热处理可导致期待的能量脉冲的非均匀吸收，例如在所述工件206的器件侧表面224产生非均匀热处理。

在传统尖峰退火中，加热斜率可以是250K/s，从温度(例如，1000℃等)的冷却速率可被限制至约140K/s。对于使用卤钨灯的辐射预加热，可具有与钨丝的热质量相关的额外延迟。最终结果是传统尖峰退火的加热曲线的50K峰宽在1.2秒以下难以减小。如果传统尖峰退火使用弧光灯，可减小灯延迟。然而，使用弧光灯的传统尖峰退火的加热曲线的50K峰宽在0.6秒以下难以减小。

相反地，如果在预加热中使用所述弧光灯，所述热处理系统200可产生小于约0.4秒的加热曲线的峰宽，因为加热斜坡时间与冷却时间相比变得可以忽略。

图4依据本公开的示例性实施例描述了示例性退火加热曲线400。如图4所示，加热曲线410(实线曲线)可由传送能量脉冲至工件的非器件侧表面的热处理系统220生成。加热曲线420(虚线曲线)可由传统尖峰退火生成。加热曲线420可使用弧光灯作为热源以加热工件206从而使得所述工件206可具有约850℃的峰值温度。在传统尖峰退火中，所述热处理系统200可在工件206斜坡升温至约750℃的Ti时传送能量脉冲至所述工件206的所述器件侧表面224。所述能量脉冲可使所述工件206的所述器件侧表面224的峰值温度升至约850℃。在传统尖峰退火中，器件侧表面224的加热曲线420的50°温度(例如50K)峰宽430为约1.3秒，器件侧表面224的加热曲线420的100°温度(例如100K)峰宽440为约2.6秒。与之相比，在加热曲线410中，所述器件侧表面224的加热曲线410的50°温度(例如50K)峰宽为约0.7秒或更少，器件侧表面224的加热曲线410的100°温度(例如100K)峰宽为约1.6秒或更少。

图5、6、7和8描述了依据本公开的示例性实施例的用于所述热处理系统200的示例性工件。图5示出了依据本公开的示例性实施例的第一示例性工件500。所述工件500可包括器件侧表面510以及非器件侧表面520。所述器件侧表面510可具备一个或多个器件结构530。所述非器件侧表面520可具备可提高热量吸收以使加热处理更高效的薄膜540。在一些实施例中，所述薄膜540可包括抗反射涂层(例如，涂覆一个或多个二氧化硅和/或氮化硅薄膜)。在一些实施例中，薄膜540可以是补偿膜(例如，反射涂层、抗反射涂层等)，所述补偿膜的热量吸收与器件侧表面510上的器件结构层530的热量吸收相对应。能量脉冲550可透过所述薄膜540传送至所述非器件侧表面520。

图6示出了依据本公开的示例性实施例的第二示例性工件600。与第一示例500相比，不同于在整个非器件侧表面520涂覆薄膜540，所述非器件侧表面520可具有可导致能量脉冲550的期待的非均匀吸收的图样化薄膜610(例如，抗反射涂层、反射涂层等)，例如在所述工件600的器件侧表面510产生非均匀尖峰加热处理。

图7示出了依据本公开的示例性实施例的第三示例性工件700。所述工件700在非器件侧表面520具有补偿图样化薄膜710(例如，反射涂层、抗反射涂层等)。所述补偿图样化薄膜710具有补偿特性，所述补偿特性导致所述器件侧表面510内的期待的非均匀温度分布从而补偿所述器件侧表面510的由一个或多个制造处理导致的电气性能上的效应。在一些实施例中，所述补偿图样化薄膜710可具有与器件侧表面510内的非均匀特性相对应的补偿特性。例如，所述补偿图样化薄膜710可具有与器件侧表面510上的器件结构530的热量吸收相对应的热量吸收。例如，所述图样化薄膜710可被图样为具有与器件侧表面510上的器件结构530的热量吸收相对应的热量吸收。尤其是，作为一个示例，所述图样化薄膜710可具有与器件侧表面上的强热量吸收器件相对应或匹配的弱热量吸收区域。作为另一个示例，所述图样化薄膜710可具有与器件侧表面上的弱热量吸收器件相对应或匹配的强热量吸收区域。

图8描述了一种依据本公开的示例性方面的用于热处理系统的加热曲线。在图8中，掩模结构810可被置于工件800的非器件侧表面520与能量脉冲生成系统280之间。在一些实施例中，所述掩模结构810可被置于所述非器件侧表面520与传送能量脉冲550至所述非器件侧表面520的热源之间。在一些实施例中，所述掩模结构810可包括一个或多个可影响热量吸收的空间分布的光学元件。在一些实施例中，所述掩模结构810可包括可决定传送至所述工件800的所述非器件侧表面520的能量脉冲的分布的局部透射光学板。

上述示例性工件500、600、700和800以及对应的结构可被用于图2中的热处理系统200和/或图3中的热处理系统300。

图9描述了一种依据本公开的示例性实施例的用于工件热处理的示例性处理900的流程图。所述处理(900)可利用图2或3中的热处理系统来实现。然而，如以下将具体描述的，基于本公开的示例性方面的所述处理(900)可采用不背离本公开的范围的其他热处理系统来实现。图9描述了以说明及探讨为目的的以特定顺序执行的步骤。本领域普通技术人员使用此处公开的内容，可以理解此处描述的任一方法的各个步骤可在不背离本公开范围的情况下以多种方式被省略、扩展、同步执行、重新排列和/或改变。此外，多个附加步骤(未描述)可在不背离本公开的范围的情况下被执行。

在(910)，所述处理可包括放置工件在热处理腔内。例如，在图2以及5-8的示例性实施例中，所述工件206可被放置在热处理系统200的处理腔230中的工件支撑件240上。

在(920)，所述处理可包括预加热所述工件至中间温度。例如，在图2的示例性实施例中，所述预加热系统250可通过连续模式热源252从所述器件侧表面224加热所述工件206至中间温度(例如，范围从约室温至约800℃的中间温度)。

在(930)，所述处理包括传送能量脉冲至工件的非器件侧表面。例如，在图2的实施例中，所述能量脉冲生成系统280可传送能量脉冲至所述非器件侧表面222以在工件206内产生快速升温。

在一些实施例中，所述能量脉冲的脉冲持续时间小于热量从能量脉冲到扩散通过所述工件206的厚度的热传导时间。所述能量脉冲的脉冲持续时间可使器件侧表面的加热速率可大于1000K/s，以及器件侧表面的冷却速率可小于约1000K/s。

在一些实施例中，所述能量脉冲的所述脉冲持续时间可小于约100毫秒(例如，在半导体工件处理应用中)。在一些实施例中，所述能量脉冲的所述脉冲持续时间可小于约30毫秒。在一些实施例中，所述能量脉冲的所述脉冲持续时间可大于约0.1毫秒小于约100毫秒，例如在约2毫秒到约100毫秒的范围内。在一些实施例中，所述能量脉冲的所述脉冲持续时间可大于约5毫秒小于约30毫秒。

在一些实施例中，所述能量脉冲(例如，辐照闪光等)可包括第一能量脉冲以及第二能量脉冲。所述第二能量脉冲可发生在第一能量脉冲期间。在一些实施例中，所述能量脉冲可使得所述器件侧表面224具有范围在所述非器件侧温度的峰值温度的约40％至80％之间的峰值温度。

在一些实施例中，所述能量脉冲可导致所述非器件侧表面222具有约1200℃的峰值温度，以及所述器件侧表面224具有约850℃的峰值温度。示例在图4中被描述。

在(940)，所述流程可包括将工件从所述处理腔移出。例如，所述工件206可从热处理装置200中被移出。

图10描述了依据一种本公开的示例性实施例的用于处理半导体工件的示例性方法1000的流程图。所述方法(1000)可利用图2或3的热处理系统实现。然而，如以下所具体描述的，基于本公开的示例性方面的所述方法(1000)可采用不背离本公开的范围的其他热处理系统来实现。图10描述了以说明及探讨为目的的以特定顺序执行的步骤。本领域普通技术人员使用此处公开的内容，可以理解此处描述的任一方法的各个步骤可在不背离本公开的范围的情况下以多种方式被省略、扩展、同步执行、重新排列，和/或改变。此外，多个附加步骤(未描述)可在不背离本公开的范围的情况下被执行。

在(1010)，所述方法可包括清洁半导体工件的器件侧表面。清洁处理可利用对蚀刻物质(如氯(CL)、氟(F)等)的曝光。在一些实施例中，所述清洁处理可以是还原物质，例如H

在(1020)，所述方法可包括在所述半导体工件的器件侧沉积半导体材料层在所述半导体工件上。所述层可包括无定形结构。半导体材料的示例可包括硅、锗、硅锗合金(例如，SiGe)、锡合金(例如SiGeSn)，例如III-V半导体的其他类型半导体等。

在一些实施例中，所述半导体材料层可以是所述工件的所述器件侧表面的一部分。在一些实施例中，所述器件侧表面可包括额外的半导体材料层作为所述器件侧表面的一部分。所述额外的半导体材料层可具有与所述半导体材料层相同的材料或不同的半导体材料。例如，所述层可以是III-V半导体材料，以及所述额外层可以是III-V半导体材料。

在一些实施例中，所述半导体材料层和/或所述额外层的沉积可通过蒸发、溅射、极低能量离子注入或簇沉积、CVD、ALD、及其多种组合等。

在(1030)，所述方法包括使用掺杂物质对所述半导体材料层进行掺杂。掺杂物质的示例可包括磷、硼、镓、铟、砷、锑，或者铋。

在一些实施例中，所述层的掺杂可发生在层沉积期间。例如，当所述无定形结构被沉积时，掺杂物质可通过在沉积处理中使用的气体混合物中提供掺杂物承载物质而被同步引入。

在一些实施例中，所述层的掺杂可使用离子注入发生在所述层的沉积之后。例如，所述无定形结构可被沉积，随后掺杂物质可被引入所述无定形结构(例如，通过离子注入，等离子体曝光、等离子体植入等)。

在一些实施例中，对于III-V半导体，所述掺杂物质可被应用为包括镁、锌、硅、硒、硫、碲等。

在(1040)，所述方法可包括退火所述层以使用固相外延结晶。在结晶期间，所述掺杂物质被结合进晶体材料。例如，在掺杂无定形结构成形后，可执行退火步骤以结晶所述无定形层。在结晶期间，掺杂物质的相当大部分可结合进晶体材料并电激活。

在一些实施例中，所述结晶可通过固相外延(SPE)进行，其中在无定形结构下方的晶体半导体可作为晶体再生长的种子。对于硅，SPE再生长可发生在从400℃附近至熔点的温度上。在一些实施例中，由于无定形层可冻结，所述方法可通过传送来自热源(例如，激光器等)的能量脉冲和/或通过结合掺杂物来熔化所述无定形结构。

在一些实施例中，通过SPE结晶可在退火处理中被执行，其中所述工件被加热至范围为约400℃至约1300℃的峰值温度。所述方法允许对于具有有限电失活现象的SPE再生长使用相对高的温度。

在一些实施例中，所述退火处理可包括均温退火、尖峰退火、或毫秒级退火。退火处理的示例在图2、3和9中被描述。

在一些实施例中，在毫秒级退火处理期间，所述工件可被预加热至范围为约250℃至约600℃的温度，并且可基于所述能量脉冲被加热至范围为约600℃至约1300℃的尖峰温度，其中脉冲持续时间范围为约0.1毫秒至10毫秒。

在一些实施例中，所述方法可通过提供具有范围从约650℃到约850℃的峰值温度的热循环，来实现SPE再生长。在一些实施例中，依据本公开的实施例，所述热循环可包括提供能量脉冲至所述工件的非器件侧表面。

在一些实施例中，在将工件206插入处理腔230之前，所述工件206的所述器件侧表面224可被施加离子注入处理以引入杂质原子或掺杂物到所述工件206的器件侧表面224的表面区域。所述离子注入处理可破坏所述工件206的所述表面区域的晶格结构，以及可留下注入的掺杂原子在其电失活的间隙位置。为了将所述掺杂原子移入晶格中的替代位置以使其电激活，以及修复离子注入期间发生的晶格结构的损伤，所述工件206的所述器件侧表面224的所述表面区域可通过热处理被退火。

虽然本公开的主题已基于其具体示例性实施例被详细描述，但是应理解本领域技术人员通过对上述内容的理解容易创造这些实施例的修改、变型以及等同方式。因此，本公开的范围基于示例但不限于示例，公开的主题不排除包括所述主题的这类修改、变型和/或增加，因为其对于本领域普通技术人员而言是显然的。