[實用新型]雙波長激光退火裝置

有效

• 申請號: 201420748569.1
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN204189772U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 趙裕興;韓偉
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光股份有限公司;江陰德力激光設備有限公司
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268;B23K26/067
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

技術領域

本實用新型涉及一種硅晶圓背部激光退火設備，尤其涉及一種雙波長激光退火裝置。

背景技術

隨著消費電子和家電業的飛速發展，高壓集成電路的耐高壓程度也在逐步提高，高壓功率集成電路使得器件同時具備了雙極器件的高跨導強負載驅動能力和CMOS集成度高、低功耗的優點。然而，由于該工藝的PSD(P型重摻雜區)和NSD(N型重摻雜區)工藝之后，有部分晶體排序不是有序的，而且不規則的，需要退火工藝來改變排序，提高激活率。傳統工藝是采用石英玻璃的退火爐烘烤退火，由于鋁基的熔點低，退火爐的溫度只能小于450度，導致晶體吸收能量低，退火后激活率較低，由于成本較低，普遍被國內低端IGBT產業采用。

為了提高注入離子的激活率，激光退火開始被部分廠家采用，基于脈沖式可變脈寬的綠光激光器，摻雜后的離子激活率得到了顯著提高，但是由于515nm激光器的波長較短，退火深度只能達到1μm級別，無法滿足更深的退火工藝。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種可提高退火深度的雙波長激光退火裝置。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

雙波長激光退火裝置，特點是：包含綠光激光器和紅外激光器，綠光激光器的輸出光路上依次布置擴束模塊、綠光條形光斑整形模塊和綠光45度反光鏡，紅外激光器的輸出光路上依次布置紅外條形光斑整形模塊和紅外45度反光鏡，綠光45度反光鏡和紅外45度反光鏡的輸出光路設置有合束投影聚焦鏡，合束投影聚焦鏡的輸出光路設有可變光闌，可變光闌的輸出端正對于加工平臺。

進一步地，上述的雙波長激光退火裝置，其中，所述綠光激光器是綠光波段為515～532nm的調Q脈沖式綠光激光器。

更進一步地，上述的雙波長激光退火裝置，其中，所述紅外激光器是波段為808～1070nm的半導體或光纖紅外激光器。

更進一步地，上述的雙波長激光退火裝置，其中，所述擴束模塊由共焦的凹透鏡和凸透鏡組成，兩個透鏡呈虛共焦結構。

更進一步地，上述的雙波長激光退火裝置，其中，所述合束投影聚焦鏡旁設有用于測量激光光束到加工件表面高度的自動測高儀。

本實用新型技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

①通過光學組件調節使兩束激光合于一束，激光束經光學元件間配合調節轉換后，由高斯圓形分布轉換為條形高斯分布，合束后的激光為條形光斑，長軸大約4mm，短軸約為30μm，配合平臺的Z型來回高速移動，實現深度＞3μm的退火工藝；

②紅外波長的引入，使得光斑具有更深的退火深度，同時，紅外激光的加入，使激光作用在材料表面瞬間溫度升高，提高了注入離子的激活率，具有更優異的加工效果；

③雙波長退火使退火深度達到3μm以上，離子摻雜的激活率進一步提高，相比于傳統的高斯或者方形平頂光斑激光退火，本實用新型采用條形整形光斑使得退火均勻度更高，效率更快。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明：

圖1：本實用新型的光路結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，雙波長激光退火裝置，包含綠光激光器11和紅外激光器21，綠光激光器11的輸出光路上依次布置擴束模塊12、綠光條形光斑整形模塊13和綠光45度反光鏡3，紅外激光器21的輸出光路上依次布置紅外條形光斑整形模塊23和紅外45度反光鏡4，綠光45度反光鏡3和紅外45度反光鏡4可以是一個分光鏡，紅外激光透過該反射鏡，與反射的綠光激光合束，然后輸出至后端的合束投影聚焦鏡5，合束投影聚焦鏡5的輸出光路設有可變光闌6，可變光闌6的輸出端正對于加工平臺8。

其中，綠光激光器11是綠光波段為515～532nm的調Q脈沖式綠光激光器。紅外激光器21是波段為808～1070nm的半導體或光纖紅外激光器。

擴束模塊12由共焦的凹透鏡和凸透鏡組成，輸入鏡將一個虛焦點光束傳送給輸出鏡，兩個透鏡是虛共焦結構。

綠光條形光斑整形模塊13由一個柱透鏡組成，與球面透鏡產生點聚焦光斑不同，柱透鏡可產生一線型的光斑。

紅外條形光斑整形模塊23由一個柱透鏡組成，可產生一線型的光斑。

45度反光鏡的反射率大于98％，根據光線傳播路線改變的需要，45度反光鏡可任意設置于光束傳播的路線上。當然，根據路線調節的需求，也可設有多個45度反光鏡。