随着半导体工艺技术的发展，晶体管特征尺寸不断减小，集成电路不断逼近摩尔定律极限。特别是，进入22nm节点以后，亟需解决半导体工艺热处理过程中的注入杂质扩散等问题。半导体材料和CMOS器件的的退火工艺，是激活掺杂杂质、缺陷修复、应力消除的关键工艺，直接影响着CMOS工艺的成败的关键。超快速和超高温工艺技术，是解决半导体退火技术面临的问题的两个主要途径，研究发展毫秒级热处理工艺可以很好的抑制掺杂扩散的问题。Flash退火和激光退火是目前两个比较有前景的“无杂质扩散”的退火技术。但是这种辐照式退火受硅片表面反射率影响。同时激光退火由于激光器成本高、扫描效率低下在22纳米以下CMOS工艺中带来的损伤以及扩散区域边缘的不可控制性，已经达到了半导体工艺无法接受的地步。　　随着微波加热技术的发展，微波快速热处理已显现出了替代毫秒退火技术的趋势。传统辐照式退火的无选择性、热传导式的加热方式，不可避免地造成掺杂离子的热扩散问题，使在22纳米以下工艺，退火的选择性成为必要条件。离子注入后产生的非晶区域晶格损伤在电磁场的作用下表现为电偶极子振荡，因此电磁波在这些区域具有很高的热效应。在整个离子注入退火的固相外延过程中，硅片的高温区域会不断向表面延伸，使整体的退火可以在一个较低的温度下完成，使引入了杂质原子扩散深度减小。微波退火(MWA)技术因为其选择性加热的技术特点，在纳米器件和新兴纳米器件应用方面获得了广泛的关注，是一项受全球半导体工艺开发人员瞩目、极具潜力的新型热处理技术。　　本文采用自主研制的微波退火设备对硼离子掺杂后的硅片和ALD ZnO薄膜进行退火。具体研究内容和创新点如下:　　1、参与搭建了一台试验用微波热处理设备平台。主要工作是进行微波退火工艺试验，解决了设备的微波加热均匀性和稳定性问题。结合ANSYS HFSS微波仿真软件，模拟硅片在腔体不同位置的电场分布;通过调整腔室结构使得微波在腔室中央保持退火均匀性在1％以内;优化放置硅片的石英配件结构，提高了微波退火效率近9倍。为国产微波退火设备的研制提供了一定技术基础。　　2、系统研究了微波热处理机制及微波加热原理，在前人工作的基础上，总结了微波热处理在制备浅结的优势。通过对相应的试验进行仿真分析可以看出在离子注入的硅片进行退火时，不仅与微波加热的热效应有关，还与微波加热的非热效应有关。　　3、研究了微波热处理技术在硅片退火的应用。实验通过调整保护气体N2流量、微波功率、退火时间、注入条件等硅片退火工艺条件，研究了退火后硅片的方阻和迁移率等。实验表明:微波退火结果，与微波功率、工艺时间和注入的条件存在较大关系，旋转速度和氮气流量对实验结果影响不大。工艺时间对退火结果的影响很容易理解;微波功率和硅片注入的条件主要通过影响硅片上的电场强度来影响实验结果。微波退火能保持在最高温度400℃～600℃对硅片进行退火实现注入杂质的激活和晶格修复;微波加热的穿透性可以对硅片进行迅速的整体加热，使离子注入造成的非晶层有很高的再结晶速率。　　4、初步研究了微波热处理技术，在原子层沉积ALD制备的ZnO薄膜退火的应用。实验通过和快速热退火对比，分析了不同退火条件后ZnO薄膜的X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱。实验结果表明，由于微波对于玻璃衬底和ZnO薄膜的选择性加热，ZnO的微波退火后结晶程度比相同退火温度和时间下的快速热退火效果要好。从上可知，在对不耐热的衬底上的薄膜器件退火方面，微波退火有很高的应用潜力。