[发明专利]一种SiC基底的激光退火装置

说明书

本发明公开了一种SiC基底的激光退火装置，包括：激光发射单元，用于提供退火所需的激光光源；激光整形单元，用于将激光发射单元发射的激光整形为矩形光斑，矩形光斑的扫描向的能量分布呈梯形；扫描振镜单元，用于控制来自激光整形单元的激光光束，使其在待退火的SiC基底表面按预设扫描方式扫描；工件承载单元，用于承载待退火的SiC基底；主控制器，分别与激光发射单元、激光整形单元、扫描振镜单元和工件承载单元电连接。本发明实施例能够提供光斑能量分布均匀性，进而提高了退火均匀性。

技术领域

本发明实施例涉及激光退火技术，尤其涉及一种SiC基底的激光退火装置。

背景技术

基于Si的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的工作电压范围为600-6500V，600V以下的IGBT器件主要应用在消费电子领域；600-1200V范围的IGBT器件应用最广，被纯电动/混动汽车、电机控制器、家用电器和太阳能逆变器等采用；1200V以上的高规格IGBT被应用在电力设备、汽车电子、高铁及动车中。

然而随着数万伏高压、高于500度的高温、高频及大功率等需求，性能逼近材料特性极限的Si-IGBT已无法胜任。SiC材料以其3倍于硅的禁带宽度、10倍于硅的临界击穿电场、2倍于硅的饱和漂移速度以及3倍于硅的热导率等优良特性而得到迅速发展。SiC器件更适合高温应用，相比Si-IGBT而言最佳工作电压更高，最佳工作功率也更高，而传统的Si-IGBT也不适合高频领域。在可预见的未来，Si-IGBT的应用将逐渐被推往中、低电压，中低频率的功率器件中，SiC器件将负责处理高电压、高频率的功率器件。

SiC基底激光退火是通过激光光束照射SiC基底表面，使SiC基底表面的金属沉积层与SiC基底形成欧姆接触。目前业界通常采用圆形小光斑，在退火时，通过控制一定重叠率，来实现表面欧姆接触退火。该圆形光斑通常能量沿径向呈高斯分布，能量分布不均匀，导致退火不均匀。

发明内容

本发明提供一种SiC基底的激光退火装置，以提高激光光斑的能量分布均匀性，提高退火均匀性。

第一方面，本发明实施例提供了一种SiC基底的激光退火装置，包括：

激光发射单元，用于提供退火所需的激光光源；

激光整形单元，用于将激光发射单元发射的激光整形为矩形光斑，矩形光斑的扫描向的能量分布呈梯形；

扫描振镜单元，用于控制来自激光整形单元的激光光束，使其在待退火的SiC基底表面按预设扫描方式扫描；

工件承载单元，用于承载待退火的SiC基底；

主控制器，分别与激光发射单元、激光整形单元、扫描振镜单元和工件承载单元电连接。

可选的，矩形光斑的步进向的能量分布呈高斯平顶。

可选的，梯形的上底边大于或等于下底边的一半。

可选的，矩形光斑的扫描向的能量分布呈等腰梯形分布，等腰梯形的底角为45±2°。

可选的，预设扫描方式为环形扫描方式，自SiC基底的边缘到中心，或者，自SiC基底的中心到边缘。

可选的，激光发射单元包括激光器、起偏器、激光控制器、分光镜和激光能量采集器；

激光控制器用于接收主控制器的控制指令，控制激光器发出预设功率和波长的激光光束；

起偏器用于将来自激光器的激光光束转变为两个偏振方向的偏振激光光束；

分光镜位于激光器的出射光路上，激光光束中第一方向的偏振激光光束透过分光镜出射，第二方向的偏振激光光束经分光镜反射后，耦合至激光能量采集器；