[发明专利]激光退火方法及激光控制装置

说明书

本发明提供一种能够抑制半导体晶片的非照射面的温度上升并且能够高效地对照射面进行加热的激光退火方法。使激光脉冲周期性地入射于半导体晶片从而进行退火。此时，使下一周期的激光脉冲入射于基于上一次的激光脉冲的入射而温度上升后处于冷却过程中的位置。

本申请主张基于2019年6月7日申请的日本专利申请第2019-107012号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种激光退火方法及激光控制装置。

背景技术

为了进行掺杂有杂质的硅晶片等半导体晶片的再结晶化及活化，需要对半导体晶片进行加热(退火)。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等的制造工序包括如下工序：在半导体晶片的一个表面(非照射面)形成电路元件之后，在另一个表面(照射面)掺杂杂质后进行退火。此时，为了保护已形成的电路元件，期待抑制非照射面的温度上升。

为了充分地加热照射面并且抑制非照射面的温度上升，使用对照射面照射激光的激光退火(例如，专利文献1等)。作为退火用激光振荡器，使用连续振荡(CW)激光器、或者Q开关激光器或准分子激光器等脉冲激光器。专利文献1中公开了使用了激光二极管激励全固态脉冲激光振荡器的激光退火技术。

专利文献1：日本特开2011-114052号公报

若半导体晶片的厚度变薄，则抑制半导体晶片的非照射面的温度上升并且充分提高照射面的温度的激光照射条件会变得更加严峻。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够抑制半导体晶片的非照射面的温度上升并且能够高效地对照射面进行加热的激光退火方法及激光控制装置。

根据本发明的一观点，提供一种激光退火方法，其为使激光脉冲周期性地入射于半导体晶片从而进行退火的方法，其中，使下一周期的激光脉冲入射于基于上一次的激光脉冲的入射而温度上升后处于冷却过程中的位置。

根据本发明的另一观点，提供一种激光控制装置，其控制使脉冲激光束入射于退火对象的半导体晶片上的脉冲激光振荡器，其中，所述激光控制装置控制所述脉冲激光振荡器以使激光脉冲的重复频率成为15kHz以上。

能够有效地利用入射于半导体晶片上的激光脉冲的能量。由此，能够减少投入于半导体晶片的能量，其结果，能够抑制非照射面的温度上升。若激光脉冲的重复频率成为15kHz以上，则更容易有效利用激光脉冲的能量。

附图说明

图1是基于实施例的激光退火装置的概略图。

图2是表示使一个激光脉冲入射于硅晶片的情况下的表面温度的时间变化的计算值的曲线图。

图3A是表示半导体晶片60的表面上的光束点的移动状况的图，图3B是表示点P的位置上的表面温度的时间变化的曲线图。

图4是表示脉冲的重复频率与温度保持率Tr之间的关系的计算结果的曲线图。

图5是表示用于退火的脉冲激光束的相对脉冲能量密度与硅晶片的相对熔融深度之间的关系的曲线图。

图中：10-激光振荡器，11-增益光纤，12-输入侧光纤，13-光纤布拉格光栅，15-输出侧光纤，16-光纤布拉格光栅，20-激光二极管，21-驱动器，22-波长转换元件，30-激光控制装置，31-控制台，40-传送光学系统，50-腔室，51-激光透射窗，52-扫描机构，53-保持台，60-半导体晶片。

具体实施方式

参考图1至图5对基于实施例的激光退火方法及激光退火装置进行说明。