[發明專利]激光退火方法及激光退火裝置

在審

• 申請號: 201780026141.2
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN109075042A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 若林直木
• 申請（專利權）人: 住友重機械工業株式會社
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H01L21/268;H01L21/336;H01L29/739;H01L29/78
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

1.一種激光退火方法，其特征在于，具有如下工序：

準備在一個表面的表層部注入有形成被激活后作為施主而發揮作用的復合缺陷的元素的硅晶片的工序；及

向所述硅晶片的注入有所述元素的表面即激光照射面照射690nm以上且950nm以下范圍內的波長的脈沖激光束從而使所述元素激活的工序，

在使所述元素激活的工序中，向所述硅晶片照射脈沖寬度及脈沖能量密度滿足所述激光照射面不會被熔融且從表面至深度40μm為止的范圍中的至少一部分區域的所述元素被激活的條件的所述脈沖激光束。

2.根據權利要求1所述的激光退火方法，其特征在于，

將所述脈沖激光束的脈沖寬度設定為70μs以上且100μs以下，將脈沖能量密度設定為從表面至深度20μm為止的范圍中的至少一部分區域的所述元素被激活且所述硅晶片的與所述激光照射面相反一側的非照射面的最高達到溫度不超過400℃的條件。

3.根據權利要求1所述的激光退火方法，其特征在于，

將所述脈沖激光束的脈沖寬度設定為140μs以上。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的激光退火方法，其特征在于，

所述激光照射面上的所述脈沖激光束的光束截面呈沿一個方向較長的形狀，所述光束截面的寬度為200μm以上。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的激光退火方法，其特征在于，

所述脈沖激光束的振蕩的占空比為5％以下。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的激光退火方法，其特征在于，

由所述脈沖激光束入射到所述激光照射面所引起的所述激光照射面的最高達到溫度為1000℃以上且硅的熔點以下。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的激光退火方法，其特征在于，

在所述硅晶片的厚度方向的整個區域中添加有初期施主濃度的施主，

在使所述元素激活的工序中，將所述脈沖激光束的脈沖寬度及脈沖能量密度設定為如下條件后向所述硅晶片照射所述脈沖激光束，所述條件如下：消滅注入所述元素時所述元素所通過的區域即通過區域中產生的無序及在射程末端區域中產生的射程末端缺陷中的至少一方，從而使該區域的載流子密度至少恢復到注入所述元素之前的所述硅晶片的所述初期施主濃度。

8.一種激光退火裝置，其特征在于，具有：

激光光源，輸出690nm以上且950nm以下范圍內的波長的脈沖激光束；

載物臺，保持在一個表面的表層部注入有形成被激活后作為施主而發揮作用的復合缺陷的元素的硅晶片；

傳播光學系統，使從所述激光光源輸出的脈沖激光束傳輸至保持于所述載物臺上的硅晶片；及

控制裝置，控制所述激光光源，

所述傳播光學系統將所述硅晶片的表面上的脈沖激光束的光束截面整形為寬度為200μm以上的沿一個方向較長的形狀，

所述控制裝置控制所述激光光源以使所述激光光源所輸出的脈沖激光束的脈沖寬度成為70μs以上且100μs以下或140μs以上，且其功率成為滿足使所述硅晶片的激光照射面的最高達到溫度成為低于1414℃的條件的功率。

9.根據權利要求8所述的激光退火裝置，其特征在于，

所述控制裝置控制所述激光光源以使所述脈沖激光束的振蕩的占空比成為5％以下。

10.根據權利要求8或9所述的激光退火裝置，其特征在于，

還具有輸入裝置及輸出裝置，

在所述控制裝置中存儲有以所述硅晶片的表面不被熔融的條件向所述硅晶片照射所述脈沖激光束時所入射的所述脈沖激光束的脈沖寬度與注入到所述硅晶片中的元素被激活的深度范圍之間的關系，

若從所述輸入裝置輸入有需要激活的深度范圍，則所述控制裝置根據所輸入的深度范圍與所述關系來求出脈沖寬度的推薦范圍，并將所述推薦范圍輸出給所述輸出裝置。