摘要 随着业界对于高k介电材料使用的延迟，以及金属栅极的应用，对于源漏延伸区结深缩小的需求比以往所预期的越发迫切。这种趋势推动了对于准确测量电阻率和漏电流的需求。非接触式测量避免了四探针在这些浅结上造成的缺陷。
栅级等比缩小的局限，比如薄氧化层的高漏电流，以及掺杂多晶硅栅的耗尽层，推动了相关材料的更新换代，比如高k介电材料和金属电极。然而，到目前为止，大家还没有就一整套相容的替代材料达成一致意见，从而延迟了对工艺集成和可靠性验证的广泛研究。相反，目前焦点越发转向了缩小源漏延伸区（SDE）的结深，而不像过去那样在控制氧化层/
多晶硅栅结构CMOS晶体管的短沟道效应的同时，继续栅长缩小的过程中起到杠杆作用。到目前为止，ITRS的指导意见是将传统SDE结构按比例缩小描述为：
x
j (SDE)=0.55*L
gate ±25% (1)
其中Lgate物理栅长。
根据最近的发展情况，2001年和2003年ITRS指出需要尽快将结深缩小40%以上，使得：
x
j (SDE)=0.36*L
gate (2)
这种迫切的更具挑战性的等比缩小的需求时间表，要求人们重新将
焦点放在开发超浅结（USJ）工艺和测量方案上。如果想通过提高杂质的活化水平来获得永久的浅结，就要求有新的注入、退火工艺。单离子束流注入机的低能离子注入技术，将和涉及包含大量原子（10-2000或者更多）的分子、离子团簇束流的新技术竞争，同时也会和新型等离子注入技术竞争。利用闪光灯或者扫描激光束，高温退火 （>1100℃）的时间限定在毫秒量级。
Rs和RsL
p-n结电学特性的测量可以在Frontier Semiconductor公司的非接触薄层电阻和漏电测量系统上实现。在这个系统中，经过调制的可见光束照射在结的表面，如果光子的能量大于半导体的带隙（硅：1.12 eV，锗：0.67 eV，砷化镓：1.42 eV）就会有电子空穴对产生。这种内光电效应产生的自由载流子，将按照它们的电荷， 在p-n结和衬底的不同电场作用下分离。接下来，自由载流子在光束作用下通过飘移离开这个区域，它受结的薄层电阻控制。在结薄层电阻低的情况下，自由载流子会比薄层电阻高时延展更远的距离。p-n结上方（~1 mm）的一对AC耦合电极测量出载流子分布的空间宽度。一个电极位于光束照射的区域，另外一个移开稍许距离，离开载流子起源区（图1）。[1]
两个电极收集到的结的光伏信号的比例（ V1 /V2）由结薄层电阻（Rs）、漏电流（Io），和电容(Cs)决定，它们将在RsL方法中分别被确定。Rs的测量范围从10到>300,0001/2/sq，Io从10-7 到 >10-2 A/cm2，结电容由衬底掺杂（从2×1014 到 >1019 个/cm3）决定。Rs的测量是稳定的，对于深度从<10 nm 到 >2 μm的结，薄层电阻在100-300,0001/2/sq范围时的重复测量标准差为<0.1%。
RTP退火的表征
快速热处理(RTP)退火已经成为目前热退火的主要方式，杂质的活化一般在~1050℃约1-5秒种。为了在200和300毫米晶圆上获得均匀的热循环，需要监控RTP设备的升温和降温过程。对于深结工艺（xj≥~50 nm），RsL方法测量的Rs随着峰值温度变化，与旧方法（比如四探针方法）吻合得很好（图2）。
RsL方法的优点在于它能够直接延伸到浅结，而探针刺穿和漏电流效应则会给四探针法带来很大的误差。这样，工艺控制数据库就能够连续地扩展到更短更高温度的热退火过程。
RTP退火的均匀性会受到各种效应的影响。RsL技术的主要优势在于通过它能够获得超浅结（xj <30 nm）高精度的Rs地图，而不会受到结漏电效应的影响。比如，当RTP灯阵列加热晶圆不够均衡时，晶圆中心会有“热”区（低阻），晶圆周边会有“冷区”（图3）。灯阵列是环状分布的，同时晶圆在退火时是旋转的，从而导致Rs有很强的环状变化趋势（图3）。
晶圆外围比较冷的热履历使得杂质的活化率低（更高的Rs值）， 同时也使得注入损伤的退火恢复不足，导致更大的结漏电。在这次测量中，在所有的RTP退火晶圆上都观察到了这种效应，晶圆中心的Rs值大约1-2 k1/2/sq，半径120毫米处的Rs值更高，对应的局部漏电也大（图4）。
晶圆支撑装置对于局部加热的不均匀性有贡献。如图5所示，晶圆与三个支撑石英针的接触导致了局部的“热”点（Rs低）-可能是因为RTP灯能量的局部聚焦。这种效应在通常接触探针的测试中由于测试点的密度小（≤120点/晶圆）而不能够被检测到。
毫秒退火
当为了抑制杂质扩散超过注入深度而将热循环时间减少到毫秒