激光退火方法及激光退火装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光退火方法及激光退火装置。准备在一个表面的表层部注入有形成被激活后作为施主而发挥作用的复合缺陷的元素的硅晶片。向硅晶片的注入有元素的表面即激光照射面照射690nm以上且950nm以下范围内的波长的脉冲激光束从而使元素激活。在使元素激活时，向硅晶片照射脉冲宽度及脉冲能量密度满足激光照射面不会被熔融且从表面至深度40μm为止的范围中的至少一部分区域的元素被激活的条件的脉冲激光束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光退火方法及激光退火装置
本专利技术涉及一种对注入有与晶体内部的晶格缺陷组合而作为施主发挥作用的元素的硅晶片进行退火从而激活所注入的元素的激光退火方法及激光退火装置。
技术介绍
已知有向硅晶片注入质子而产生晶格缺陷，然后进行退火从而使n型载流子密度上升的技术。在该情况下，质子作为施主发挥作用。质子的施主化认为是由质子与空孔的复合缺陷所引起的。注入到硅晶片中的质子的施主化也被称作质子的激活。例如，通过使用电炉在500℃下进行30分钟的退火，能够激活质子(专利文献1)。通过激光退火来激活注入到绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的与元件面相反一侧的表面的质子的技术是公知的(专利文献2)。在专利文献2中公开的方法中，向硅晶片同时照射波长为808nm的激光和波长为500nm左右的激光。波长为808nm的激光的光源使用半导体激光器，波长为500nm左右的激光的光源使用YAG2ω激光器。波长为808nm的激光向硅晶片的穿透深度长于波长500nm的激光向硅晶片的穿透深度。利用穿透深度更长的激光对相对较深的区域进行加热，利用穿透深度更短的激光对相对较浅的区域进行加热。在专利文献2中所记载的方法中，在激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光退火方法，其特征在于，具有如下工序：准备在一个表面的表层部注入有形成被激活后作为施主而发挥作用的复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以下范围内的波长的脉冲激光束从而使所述元素激活的工序，在使所述元素激活的工序中，向所述硅晶片照射脉冲宽度及脉冲能量密度满足所述激光照射面不会被熔融且从表面至深度40μm为止的范围中的至少一部分区域的所述元素被激活的条件的所述脉冲激光束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.27 JP 2016-089018;2016.09.27 JP 2016-187991.一种激光退火方法，其特征在于，具有如下工序：准备在一个表面的表层部注入有形成被激活后作为施主而发挥作用的复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以下范围内的波长的脉冲激光束从而使所述元素激活的工序，在使所述元素激活的工序中，向所述硅晶片照射脉冲宽度及脉冲能量密度满足所述激光照射面不会被熔融且从表面至深度40μm为止的范围中的至少一部分区域的所述元素被激活的条件的所述脉冲激光束。2.根据权利要求1所述的激光退火方法，其特征在于，将所述脉冲激光束的脉冲宽度设定为70μs以上且100μs以下，将脉冲能量密度设定为从表面至深度20μm为止的范围中的至少一部分区域的所述元素被激活且所述硅晶片的与所述激光照射面相反一侧的非照射面的最高达到温度不超过400℃的条件。3.根据权利要求1所述的激光退火方法，其特征在于，将所述脉冲激光束的脉冲宽度设定为140μs以上。4.根据权利要求1至3中任一项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脉冲激光束的光束截面呈沿一个方向较长的形状，所述光束截面的宽度为200μm以上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光退火方法，其特征在于，所述脉冲激光束的振荡的占空比为5％以下。6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光退火方法，其特征在于，由所述脉冲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达到温度为1000℃以上且硅的熔点以下。7.根据权利要求1至6中任一项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个区域中添加有初期施主浓度的施主，在使所述元素激活的工序中，将所述脉冲激光束的脉冲宽度及脉冲能量密度设定为如下条件后向所述硅晶片照射所述脉冲激光束，所述条件如下：消灭注入所述元素时所述元素所通过的区域即通过区域中产生的无序及在射程末端区域中产生的射程末端缺陷中的至少一方，从而使该区域的载流子密度至少恢复到注入所述元素之前的所述硅晶片的所述初期施主浓度。8.一种激光退火装置，其特征在于，具有：激光光源，输出690nm以上且950nm以下范围内的波长的脉冲激光束；载物台，保持在一个表面的表层部注入有形成被激活后作为施主而发挥作用的复合缺陷的元素的硅晶片；传播光学系统，使从所述激光光源输出的脉冲激光束传输至保持于所述载物台上的硅晶片；及控制装置，控制所述激光光源，所述传播光学系统将所述硅晶片的表面上的脉冲激光束的光束截面整形为宽度为200μm以上的沿一个方向较长的形状，所述控制装置控制所述激光光源以使所述激光光源所输出的脉冲激光束的脉冲宽度成为70μs以上且100μs以下或140μs以上，且其功率成为满足使所述硅晶片的激光照射面的最高达到温度成为低于1414℃的条件的功率。9.根据权利要求8所述的激光退火装置，其特征在于，所述控制装置控制所述激光光源以使所述脉冲激光束的振荡的占空比成为5％以下。10.根据权利要求8或9所述的激光退火装置，其特征在于，还具有输入装置及输出装置，在所述控制装置中存储有以所述硅晶片的表面不被熔融的条件向所述硅晶片照射所述脉冲激光束时所入射的所述脉冲激光束的脉冲宽度与注入到所述硅晶片中的元素被激活的深度范围之间的关系，若从所述输入装置输入有需要激活的深度范围，则所述控制装置根据所输入的深度范围与所述关系来求出脉冲宽度的推荐范围，并将所述推荐范围输出给所述输出装置。11.一种激光退火方法，其特征在于，准备在厚度方向上的整个区域中添加有施主并且在一个表面的表层部还注入有形成被激活后作为施主而发挥作用的复合缺陷的元素的硅晶片；向所述硅晶片的注入有所述元素的表面即激光照...

【专利技术属性】
技术研发人员：若林直木，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP