用于通过激光能量照射半导体材料表面的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对半导体材料进行照射的装置，该装置包括：一个激光器，该激光器产生一个主激光束；一个光学系统；以及一种用于为该主激光束确定形状的装置，该确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径用于将该主激光束的形状确定为多个次级激光束；其特征在于，这些单独的孔径的形状和/或大小对应于一个有待照射的半导体材料层的一个公共区域的形状和/或大小，并且其特征在于该光学系统被适配成用于叠加这些次级激光束以便对所述公共区域进行照射。另外，本发明专利技术涉及此类装置在制造半导体器件中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种借助激光器对半导体材料表面进行照射的方法。进ー步地，本专利技术涉及ー种用于对半导体材料表面进行照射的激光器装置。
技术介绍
对于诸如非晶硅的热退火以便得到再结晶以及掺杂物活化的应用而言，半导体材料表面的激光照射是众所周知的。通过能够进行非常快速的热处理和浅的加热区域深度，这种技术提供了优于传统性加热处理的显著优点。因为激光光点的形状和/或大小通常与有待照射的区域的形状和/或大小不相配，现有技术提供了几种手段来用于将激光的形状确定为使得半导体材料层的具有特定的大小及形状的ー个区域或者多个此类分离开的区域的ー个图案能够接受照射。例如，如 US2003199176中所说明的一种广为人知的技术利用阴影掩模来为该激光光点确定形状。此类阴影掩模可具有多个孔径。因为该激光光点的大小是远小于ー个管芯(也称为芯片或器件)的大小，这是由于该照射过程所要求的高能量密度以及传统上可获得的激光源的低能量输出，所以使用传统的阴影掩模技术的第一个缺点是当必需对ー个完整的管芯或者一个管芯内的较大图案进行照射时，激光光点不得不跨过或者扫描该管芯或该图案以便对其完全地进行照射。这可能会导致处理速度下降以及生产成本増加。第二个缺点是如果激光光点扫描或者跨过该图案，由于激光能量密度的变化而可能会在掺杂物活化率或深度及在表面质量中产生不均匀性。第三个缺点是如果有待照射的连续图案(即ー个未分离区域的图案)的大小大于该激光光点，多个顺序的激光光点将在该图案的某些部分处重叠，从而造成在掺杂物活化率或深度以及在表面质量中的不均匀性。考虑到上述激光照射过程的这些缺点，对于根据本专利技术的激光照射装置存在ー种明确的需要，作为第一目的，该装置可提供对半导体材料层进行处理的能力而无需跨过或者扫描在一个图案或一个管芯以便将其完全照射，这会导致提高的处理速度以及降低的生产成本。作为第二个目的，本专利技术可提供ー种装置，该装置的处理性能是较少地取决于激光能量密度的波动并且其结果是就掺杂物活化率或深度以及表面质量而言实现了提高的管芯内均匀性。作为第三个目的，本专利技术可提供ー种装置，该装置允许使用者将该激光束光点的形状和/或大小控制和调节到有待照射的区域的几何形状上，由此提高了生产率以及生产的灵活性。作为第四个目的，本专利技术可提供ー种装置，该装置允许减少或者甚至抑制重叠并且其结果是就掺杂物活化率或深度以及表面质量而言提高了均匀性。作为第五个目的，本专利技术可显著地限制为了允许使光束点的形状和/或大小与有待照射的区域相匹配所要求的光学元件的数量，因此降低了该装置的成本和大小。本专利技术通过使用一个主激光束并且通过使用ー个光学系统实现了上述目的，通过ー个用于确定形状的装置将该主激光束的形状确定成多个次级激光束，该确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径的形状和/或大小对应于有待照射的半导体材料层的ー个公共区域的形状和/或大小，并且该光学系统被适配成用于叠加这些次级激光束以便对所述公共区域进行照射。专利技术概述本专利技术是针对用于对半导体材料进行照射的装置，该装置包括一个激光器，该激光器产生ー个主激光束；ー个光学系统；以及ー个用于为该主激光束确定形状的装置，该确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径用于将该主激光束的形状确定成多个次级激光束； 其特征在于这些単独的孔径的形状和/或大小对应于一个有待照射的半导体材料层的ー个公共区域的形状和/或大小，并且其特征在于该光学系统被适配成用于叠加这些次级激光束以便对所述公共区域进行照射。另外，本专利技术是针对此类装置在制造半导体器件中的用途。附图简要说明图I展示了根据本专利技术的装置的一个实施方案。图2展示了根据本专利技术的装置的另ー个实施方案。图3展示了根据本专利技术的一种所谓的“迷你-变焦头”。图4展示了根据本专利技术通过ー个“迷你-变焦头”进行精准聚焦的可能性。图5展示了根据本专利技术的装置的一个替代实施方案。图6展示了该多个孔径的ー种改变。专利技术描述本领域的普通技术人员应理解以下说明的这些实施方案根据本专利技术仅是解释性的而并非限制本专利技术的预期范围。也可以考虑其他的实施方案。根据本专利技术的ー个第一实施方案，在此提供了一种用于对半导体材料进行照射的装置，该装置包括一个激光器，该激光器产生了一个主激光束；ー个光学系统；以及ー个用于为该主激光束确定形状的装置，该确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径用于将该主激光束的形状确定成多个次级激光束；其特征在于这些単独的孔径的形状和/或大小对应于一个有待照射的半导体材料层的ー个公共区域的形状和/或大小，并且其特征在于该光学系统被适配成用于叠加这些次级激光束以便对所述公共区域进行照射。通过利用一个主激光束，该主激光束由ー个用于确定形状的装置将其形状确定为多个次级激光束，该用于确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径的形状和/或大小对应于有待照射的半导体材料层的公共区域的形状和/或大小ロ，并且通过使用ー种被适配为用于叠加这些次级激光束从而对所述公共区域进行照射的光学系统，该装置提供了对半导体材料层进行处理而不需要跨过或者扫描需一个图案或整个管芯从而对其完全照射的能力，这会提高处理速度并且降低生产成本。另ー个优势是这种装置的处理性能更少地依赖激光能量密度的波动，这是因为它一次就可以照射全部的图案或者管芯。另外，通过使用光学系统来叠加次级激光束，可以提高入射到有待照射的区域的能量密度的均匀性。因此就掺杂物活化率或深度及表面质量而目，提闻了均勻性。根据本专利技术的装置的另外ー个优点是由于这些孔径的大小和/形状有待照射的区域是对应的，不再需要连续的激光点，这就減少了重叠，因此就掺杂活化率或深度及表面质量而言提高了均匀性。此外，本领域的普通技术人员将认识到和传统的系统相比根据本专利技术的装置极大地限制了将激光束光点的形状和/或大小与有待照射的区域的形状和/或大小相匹配所需要的光学元件的数量，因此降低了该装置的成本和大小。该多个孔径(也称作“掩模”)可以是ー个产生有很多孔径的固定板，或者它也可以是以任何形式安装在框架内的孔径的组合，优选地是以阵列的形式。实质上，ー个这样的孔 径是ー个小孔或者ー个缝隙，主激光束的一部分穿过这个缝隙，并且这种孔径限定了次级激光束点的形状和大小。该多个孔径的孔径数量可以从至少两个到MxN个，其中M和N分别可以从2到30、从5到20，并且优选地是10。作为替代方案，该多个孔径可以是ー个包括部分反射涂层组成的反射镜或者透镜，该部分反射涂层具有由一个较低透射率区域所围绕的多个较高透射率区域，即孔径。除此之外，通过调整较高透射率区域的透明度，我们可以改变有待照射的区域的照射強度。在根据本专利技术的一个实施方案中，提供了一种用来对半导体材料进行照射的装置，其中该多个孔径各自的形状和大小是使得这些次级激光束的光点形状和光点大小与有待照射的区域的形状和大小相匹配。根据本专利技术的装置可以包括ー种用具有不同形状和大小的多个孔径对另外多个孔径进行替换的装置。通过改变孔径的形状和大小，次级激光束点的大小和形状可以基本上与所选区域的大小和形状完全匹配。用于替换的这种装置可以包括ー个组件，该组件用于存储多个掩模并且精确而自动地在主激光束路径中对任意所存储的掩模进行定位。在本专利技术的一个优选实施方案中，有待照射的区域可以对应至少ー个完整的管芯。这个完整的管芯可以由ー本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.26 EP 10290098.21.一种用于对半导体材料进行照射的装置，该照射装置包括 一个激光器，该激光器产生ー个主激光束； ー个光学系统； 以及ー种用于为该主激光束确定形状的装置，该确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径用于将该主激光束的形状确定成多个次级激光束； 其特征在于这些単独的孔径的形状和/或大小对应于一个有待照射的半导体材料层的ー个公共区域的形状和/或大小，并且其特征在于该光学系统被适配成用于叠加这些次级激光束以便对所述公共区域进行照射。2.根据权利要求I所述的装置，其中这些孔径的形状和大小是使得这些次级激光束的光点形状和光点大小与所述有待照射的区域的形状和大小相匹配。3.根据权利要求I或2所述的装置，其中该光学系统包括一个微透镜阵列(ML2)以及ー个球面透镜，其中这些微透镜中的每ー个对应于该多个孔径之一。4.根据权利要求3所述的装置，其中该光学系统另外还包括ー个第二微透镜阵列(MLl )，其中这些微透镜中的每ー个对...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃尔韦·贝斯奥塞勒，布鲁诺·戈达德，西里尔·迪唐，
申请(专利权)人：爱克西可法国公司，
类型：
国别省市：