激光退火裝置、半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及下述激光退火裝置以及使用該激光退火裝置的半導(dǎo)體裝置的制造方法，該激光退火裝置例如在導(dǎo)入到襯底中的雜質(zhì)的擴(kuò)散及活性化中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]為了使通過離子注入等而導(dǎo)入到半導(dǎo)體襯底中的雜質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散及活性化，有時(shí)對(duì)半導(dǎo)體襯底實(shí)施激光退火。在專利文獻(xiàn)I中，公開了下述激光退火裝置，即，具有:脈沖振蕩激光元件，其放射脈沖激光；以及連續(xù)(或者不連續(xù))振蕩激光元件，其放射輔助進(jìn)行退火的近紅外激光。該激光退火裝置通過近紅外激光照射使襯底表面溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，然后照射脈沖激光。由此，充分地確保光穿透長(zhǎng)度和熱擴(kuò)散長(zhǎng)度，使存在于襯底深處的雜質(zhì)活性化。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 - 119297號(hào)公報(bào)
[0004]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009 - 302214號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開W02007/015388號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]對(duì)于激光退火處理，優(yōu)選使激光的照射區(qū)域高速地進(jìn)行掃描，并且對(duì)被加熱物充分地進(jìn)行加熱。但是，在專利文獻(xiàn)I公開的技術(shù)中，由于使用脈沖激光對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱，因此存在下述問題，即，如果使照射區(qū)域進(jìn)行高速掃描，則產(chǎn)生未被加熱的部分。
[0007]本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種激光退火裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法，該激光退火裝置能夠使照射區(qū)域進(jìn)行高速掃描，并且對(duì)被加熱物充分地進(jìn)行加熱
[0008]本申請(qǐng)的發(fā)明所涉及的激光退火裝置的特征在于，具有:載置臺(tái)，其載置被加熱物；第I激光元件，其放射第I連續(xù)激光；第I光學(xué)系統(tǒng)，其將該第I連續(xù)激光向該被加熱物引導(dǎo)，在該被加熱物上形成第I照射區(qū)域；第2激光元件，其放射與該第I連續(xù)激光相比波長(zhǎng)較短的第2連續(xù)激光；第2光學(xué)系統(tǒng)，其將該第2連續(xù)激光向該被加熱物引導(dǎo)，在該被加熱物上形成第2照射區(qū)域；以及系統(tǒng)控制器，其以下述方式使該第I照射區(qū)域和該第2照射區(qū)域進(jìn)行掃描，即，針對(duì)該被加熱物的各部分，在該第2照射區(qū)域進(jìn)行掃描前，該第I照射區(qū)域的至少一部分進(jìn)行掃描。
[0009]本申請(qǐng)的發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，對(duì)被加熱物照射第I連續(xù)激光，形成該第I連續(xù)激光所照射的區(qū)域即第I照射區(qū)域，并且對(duì)該被加熱物照射與該第I連續(xù)激光相比波長(zhǎng)較短的第2連續(xù)激光，形成該第2連續(xù)激光所照射的區(qū)域即第2照射區(qū)域，使該第I照射區(qū)域和該第2照射區(qū)域以下述方式進(jìn)行掃描，即，針對(duì)該被加熱物的各部分，在該第2照射區(qū)域進(jìn)行掃描前，該第I照射區(qū)域的至少一部分進(jìn)行掃描。
[0010]通過后面的內(nèi)容，使本發(fā)明的其他特征明確。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，通過連續(xù)激光的使用以及預(yù)加熱的實(shí)施，從而能夠使照射區(qū)域進(jìn)行高速掃描，并且對(duì)被加熱物充分地進(jìn)行加熱。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的激光退火裝置的正視圖。
[0014]圖2是被加熱物的局部剖視圖。
[0015]圖3是表示第I照射區(qū)域和第2照射區(qū)域的掃描方法的俯視圖。
[0016]圖4是表示被加熱物的溫度變化及吸收系數(shù)的變化的圖。
[0017]圖5是表示退火處理中的被加熱物深度方向的溫度分布的圖。
[0018]圖6是表示照射范圍的掃描速度依賴性的圖。
[0019]圖7是表示使用本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的情況下的被加熱物的溫度變化的圖。
[0020]圖8是表示使用脈沖激光的情況下的被加熱物的溫度變化的圖。
[0021 ] 圖9是表示掃描方法的例子的圖。
[0022]圖10是表示掃描方法的例子的圖。
[0023]圖11是存儲(chǔ)器的剖視圖。
[0024]圖12是表示激光元件的例子的表。
[0025]圖13是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的激光退火裝置的正視圖。
[0026]圖14是表示第I照射區(qū)域、第2照射區(qū)域、以及第3照射區(qū)域的配置的俯視圖。
[0027]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的第I照射區(qū)域、第2照射區(qū)域、以及第3照射區(qū)域的俯視圖。
[0028]圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的激光退火裝置的變形例的俯視圖。
[0029]圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的第I照射區(qū)域、第2照射區(qū)域、以及第3照射區(qū)域的俯視圖。
[0030]圖18是表示實(shí)施方式4所涉及的激光退火裝置的變形例的俯視圖。
[0031]圖19是表示實(shí)施方式4所涉及的激光退火裝置的其他變形例的俯視圖。
[0032]圖20是表示圖18的情況下的被加熱物的溫度變化及吸收系數(shù)的變化的圖。
[0033]圖21是表示圖18的情況下的被加熱物深度方向的溫度分布的圖。
[0034]圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的第I照射區(qū)域及第2照射區(qū)域的俯視圖。
[0035]圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的激光退火裝置的變形例的俯視圖。
[0036]圖24是本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的激光退火裝置的正視圖。
[0037]圖25是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的第I照射區(qū)域、第2照射區(qū)域、以及第4照射區(qū)域的俯視圖。
[0038]圖26是表示第I照射區(qū)域、第2照射區(qū)域、以及第4照射區(qū)域的掃描導(dǎo)致的被加熱物的溫度變化及吸收系數(shù)的變化的圖。
[0039]圖27是表示被加熱物深度方向的溫度分布的圖。
[0040]圖28是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的退火裝置的變形例的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的激光退火裝置、以及半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說明。對(duì)相同的或相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，有時(shí)省略說明的重復(fù)。
[0042]實(shí)施方式I
[0043]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的激光退火裝置的正視圖。該激光退火裝置具有搭載被加熱物的載置臺(tái)10。載置臺(tái)10與載置臺(tái)控制器12連接。載置臺(tái)控制器12與系統(tǒng)控制器14連接。載置臺(tái)控制器12接收來自系統(tǒng)控制器14的指令，使載置臺(tái)10的位置變化。
[0044]系統(tǒng)控制器14與第I直流電源16a和第2直流電源16b連接。系統(tǒng)控制器14對(duì)第I直流電源16a和第2直流電源16b的接通/斷開進(jìn)行控制。第I直流電源16a與第I激光元件18a連接。第I激光元件18a從第I直流電源16a接受直流電壓的供給，放射第I連續(xù)激光。第I連續(xù)激光的波長(zhǎng)例如是808nm。在第I連續(xù)激光所及之處，形成有第I光學(xué)系統(tǒng)20a。第I光學(xué)系統(tǒng)20a將第I連續(xù)激光向被加熱物引導(dǎo)，在被加熱物上形成第I照射區(qū)域。所謂第I照射區(qū)域，是指被加熱物中的被第I連續(xù)激光照射的區(qū)域。
[0045]第2直流電源16b與第2激光元件18b連接。第2激光元件18b從第2直流電源16b接受直流電壓的供給，放射與第I連續(xù)激光相比波長(zhǎng)較短的第2連續(xù)激光。第2連續(xù)激光的波長(zhǎng)例如是532nm。在第2連續(xù)激光所及之處，形成有第2光學(xué)系統(tǒng)20b。第2光學(xué)系統(tǒng)20b將第2連續(xù)激光向被加熱物引導(dǎo)，在被加熱物上形成第2照射區(qū)域。所謂第2照射區(qū)域，是指被加熱物中的被第2連續(xù)激光照射的區(qū)域。
[0046]圖2是被加熱物50的局部剖視圖。被加熱物50由穿通型IGBT (Insulated GateBipolar Transistor)形成。簡(jiǎn)單地對(duì)被加熱物50的制造工藝進(jìn)行說明。首先，在N型半導(dǎo)體襯底52的上表面?zhèn)龋纬蒔+擴(kuò)散層54、N+擴(kuò)散層56、被氧化膜58覆蓋的柵極電極60、以及發(fā)射極電極62。發(fā)射極電極62例如使用鋁。然后，對(duì)半導(dǎo)體襯底52的下表面?zhèn)冗M(jìn)行研磨，以使半導(dǎo)體襯底52的厚度例如為100 μm。然后，利用離子注入等，向半導(dǎo)體襯底52的下表面?zhèn)茸⑷隢+緩沖層64的雜質(zhì)和P+集電極層66的雜質(zhì)。
[0047]在本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，使用激光退火裝置，使被加熱物50的下表面?zhèn)鹊碾s質(zhì)擴(kuò)散及活性化。圖3是表示第I照射區(qū)域和第2照射區(qū)域的掃描方法的俯視圖。首先，在載置臺(tái)10上載置被加熱物50。在圖3中，被加熱物50的集電極層66顯露于表面。之后，使第I照射區(qū)域100和第2照射區(qū)域102沿箭頭方向進(jìn)行掃描。該掃描通過從系統(tǒng)控制器14接收到了指令的載置臺(tái)控制器12使載置臺(tái)10移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。
[0048]對(duì)第I照射區(qū)域100和第2照射區(qū)域102以下述方式進(jìn)行掃描，即，針對(duì)被加熱物50的各部分，在第2照射區(qū)域102進(jìn)行掃描前，第I照射區(qū)域100的至少一部分進(jìn)行掃描。此外，第I照射區(qū)域100的掃描方向的寬度、第2照射區(qū)域102的掃描方向的寬度例如分別為100 μ m、50 μ m，但是并不特別地限定于此。
[0049]系統(tǒng)控制器14以下述方式使第I照射區(qū)域100和第2照射區(qū)域102進(jìn)行掃描，即，第I照射區(qū)域100和第2照射區(qū)域102的掃描速度為50?1000[m/min]。此外，也可以通過利用系統(tǒng)控制器14使第I光學(xué)系統(tǒng)20a和第2光學(xué)系統(tǒng)20b移動(dòng)，而不使載置臺(tái)10移動(dòng)，從