【技术实现步骤摘要】
一种激光退火装置及其退火方法
本专利技术涉及激光退火
,具体涉及一种激光退火装置及其退火方法。
技术介绍
在半导体装置的制造中,当在硅基板的背面预定区域进行离子注入时,通常在深层中注入P离子,在浅层中注入B离子,且B离子的溶度比深层次的P离子溶度高,因此,采用该种离子注入方法容易破坏硅基板的表面的结晶性能,使离子排布杂乱无章。针对以上问题,通常采用对形成于玻璃等绝缘基底上的半导体膜使用激光退火的方法,以达到晶化或提高结晶度的目的,而激光退火的结果是将非晶态材料转化为多晶或单晶态,当离子注入后,使掺入的杂质与晶体中的原子有序的排列组合,有效改善了材料的电学特性。当硅片经过光刻工艺,如TSV(throughsiliconvia,穿透硅通孔)技术之后,表面的不同位置处会形成不同的nm级几何结构以及材料属性,导致表面不同位置处入射激光能量的吸收不一致,从而导致激光退火后表面的温度分布均匀性变差,即产生所谓的图案效应。如图1所示,为经过特定光刻工艺处理之后的硅片表面的结构示意图。可以看到,硅片表面有一系列黑色的方框所示的裸芯片1’构成。对于形成的裸芯片1’,在表面上具有nm级空间尺度的一系列特定的周期性结构以及不同的材料成分,如图2所示。因此,硅片上表面对于入射光的反射率R(x,y)随着位置的不同而不同。同时根据电磁波理论,对于特定的材料表面,其反射率R(λ,θ)是入射光的波长λ以及入射角θ的函数。对于特定波长的激光,以不同的入射角入射时,硅片表面的反射率Rλ(θ)会随着入射角的变化而变化,如图3a、3b所示,分别为波长为800nm和波长为500nm的激光入射 ...
【技术保护点】
一种激光退火装置,用于对载片台上的硅片进行激光退火,其特征在于,包括:激光光源系统,包括至少两个激光器,输出激光光束,所述激光光束的功率可调;激光调节系统,与所述激光光源系统连接,包括至少两个与所述激光器一一对应的激光调节器,监测对应激光光束的功率和光斑在硅片表面的位置,对光斑的形状和入射角进行调节;温度监控系统,对硅片表面光斑位置处的温度进行实时测量;以及中央控制系统,分别与所述激光光源系统、激光调节系统、温度监控系统以及载片台连接,接收所述激光光源系统、激光调节系统、温度监控系统以及载片台的数据信息,并对激光光源系统、激光调节系统和载片台进行控制。
【技术特征摘要】
1.一种激光退火装置,用于对载片台上的硅片进行激光退火,其特征在于,包括:激光光源系统,包括至少两个激光器,输出激光光束,所述激光光束的功率可调;激光调节系统,与所述激光光源系统连接,包括至少两个与所述激光器一一对应的激光调节器,监测对应激光光束的功率和光斑在硅片表面的位置,对光斑的形状和入射角进行调节;温度监控系统,对硅片表面光斑位置处的温度进行实时测量;以及中央控制系统,分别与所述激光光源系统、激光调节系统、温度监控系统以及载片台连接,接收所述激光光源系统、激光调节系统、温度监控系统以及载片台的数据信息,并对激光光源系统、激光调节系统和载片台进行控制。2.根据权利要求1所述的激光退火装置,其特征在于,所述中央控制系统与所述激光光源系统之间连有激光光源控制系统,接收中央控制系统的控制命令对激光光源系统中每个激光器输出的激光光束的功率进行控制,并将控制结果反馈至中央控制系统。3.根据权利要求1所述的激光退火装置,其特征在于,所述中央控制系统与所述激光调节系统之间连有激光调节控制系统,接收中央控制系统的控制命令对激光调节系统中每个激光调节器进行控制,并将控制结果反馈至中央控制系统。4.根据权利要求1所述的激光退火装置,其特征在于,所述中央控制系统与所述载片台之间设有载片台控制系统,接收中央控制系统的控制命令控制载片台的运动,并将控制结果反馈至中央控制系统。5.根据权利要求1所述的激光退火装置,其特征在于,所述温度监控系统为高温计或者反射率探测器。6.根据权利要求1所述的激光退火装置,其特征在于,所述激光器和激光调节器之间通过光纤连接。7.根据权利要求1所述的激光退火装置,其特征在于,每个所述激光调节器包括沿光路排列的光斑探测系统、能量衰减系统、匀光系统、转动和位移装置,所述光斑探测系统分别与激光器和中央处理系统连接,所述转动和位移装置位于所述硅片上方。8.根据权利要求7所述的激光退火装置,其特征在于,所述光斑探测系统包括功率计、CCD检测器和图像采集器。9.根据权利要求7所述的激光退火装置,其特征在于,所述匀光系统采用微透镜阵列或光学积分棒。10.根据权利要求7所述的激光退火装置,其特征在于,所述能量衰减系统与匀光系统之间还设有扩束准直系统。11.根据权利要求7所述的激光退火装置,其特征在于,所述转动和位移装置包括电流计透镜和压电陶瓷位移装置。12.根据权利要求7所述的激光退火装置,其特征在于,所述转动和位移装置与硅片之间还设有F-θ透镜。13.一种激光退火装置的退火方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:将硅片放置于载片台上,对硅片进行沿水平向的姿态调整;S2:根据激光调节系统中激光调节器的位置,确定硅片内的光斑位置,根据该光斑位置处的反射率,选择最佳的工艺参数组;S3:调...
【专利技术属性】
技术研发人员:崔国栋,兰艳平,马明英,宋春峰,孙刚,
申请(专利权)人:上海微电子装备有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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