CN104576336A - 激光退火设备及利用该设备改善硅片表面粗糙度的方法 - Google Patents

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童宇锋
郑刚
刘国淦
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Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing

Abstract

本发明公开了一种激光退火设备，其光路中除原有的激光器、扩束准直光路元件、匀光器和聚焦镜头等常规光学组件外，还在扩束准直光路元件和匀光器之间安装了一片以上偏振光片。本发明还公开了利用上述激光退火设备改善硅片表面粗糙度的方法，该方法在激光器输出能量达到1.0J/cm2以上、硅片表面温度达到1400℃以上后，用偏振激光照射硅片表面，使硅片表面形成条纹状的起伏。本发明通过在激光退火设备原有的光路里增加一组偏振光学镜片，形成固定方向的偏振光，利用激光退火的高温特性，在退火的同时，在硅片上形成一定起伏的条纹，从而在不增加设备和工艺步骤的条件下，提高了硅片表面的粗糙度和吸附溅镀金属的牢固度。

Description

激光退火设备及利用该设备改善硅片表面粗糙度的方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及背面金属溅镀前，硅片表面粗糙度的处理方法。
背景技术
在IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等工艺中，需要在背面薄片完成离子注入、激光退火等工艺后，进行背面金属溅镀，由于背面一般没有长膜等工艺，硅片表面呈镜面平滑状，金属不容易吸附，容易引起金属剥落的现象。为提高背面金属的吸附能力，需要对硅片表面进行粗糙处理，但是额外增加粗糙化步骤需要重新购买设备，也会增加工艺时间成本，更重要的是很多机械的粗糙化处理容易引起微裂纹，而这些微裂纹在激光退火时容易发生碎片现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种激光退火设备，它可以提高硅片表面的粗糙度和吸附溅镀金属的能力。
为解决上述技术问题，本发明的激光退火设备，其光路中除原有的激光器、扩束准直光路元件、匀光器和聚焦镜头等常规光学组件外，还在扩束准直光路元件和匀光器之间安装了一片以上偏振光片。
本发明要解决的技术问题之二是提供利用上述激光退火设备改善硅片表面粗糙度的方法，该方法在激光器输出能量达到1.0J/cm2以上、硅片表面温度达到1400℃以上后，用经过偏振光片的激光照射已完成背面离子注入的硅片的表面，在高温激光退火的同时，在硅片表面形成条纹状的起伏。
本发明利用光的偏振性，通过在激光退火设备原有的光路中增加偏振光学镜片，使激光形成固定方向的偏振光，同时利用激光退火的高温特性，在退火的同时，在硅片表面形成一定起伏的条纹，从而在不增加设备和工艺步骤的条件下，提高了硅片表面的粗糙度和后续吸附溅镀金属的牢固度。
附图说明
图1是本发明实施例增加偏振片后的激光退火设备的光路装置图。
图2是本发明实施例在光路中增加偏振片后，用不同能量的激光退火后，硅片表面的粗糙度变化状况图。图中的数字表示所使用的激光退火的能量，单位为J/cm2。
具体实施方式
为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，详述如下：
本实施例对激光退火设备的光路系统进行了新的设计改造，如图1所示，除原有的激光器、扩束准直光路元件、匀光器和聚焦镜头等常规光学组件外，在扩束准直光路元件和匀光器之间增加了一组偏振片，以使激光器发出的激光在经过这组偏振光片后成为固定方向的偏振光。
偏振片包括但不限于1/4、1/2波片。偏振片的数目可以是一片或者一组。偏振方向没有特别限制，可以是任意方向。
激光退火时，温度非常高，当硅片表面的温度达到1400℃以上时，硅片表面会出现熔融重结晶，在激光退火后，由于偏振光在这特定的方向与其他区域光的强度不同，因此硅片会在该方向达到不同的熔融效果，从而在硅片表面形成具有周期性的规则条纹，这些条纹便是硅片表面的起伏，起伏高度与实际使用的能量相关，激光器输出的能量一般至少需要在1.0J/cm2以上才能形成有效的粗糙表面，激光器输出能量越高，条纹状的起伏也会越明显。这样的起伏条纹使硅片表面变得粗糙，更有利于金属的吸附。如图2所示，当激光器能量达到一定能量时，硅片表面开始出现变化，且形成规则条纹状的图形，当能量逐渐增高时，该条纹变得更加明显，硅片表面的高低起伏也更加明显。

Claims (3)

1.一种激光退火设备，光路中包括有激光器、扩束准直光路元件、匀光器和聚焦镜头，其特征在于，该激光退火设备的光路中，在扩束准直光路元件和匀光器之间还安装有一片以上的偏振光片。
2.根据权利要求1所述的激光退火设备，其特征在于，所述偏振光片包括1/4波片或1/2波片。
3.利用权利要求1所述的激光退火设备改善硅片表面粗糙度的方法，其特征在于，步骤包括：
1）开启激光器，输出1.0J/cm2以上的能量；
2）硅片表面温度达到1400℃以上；
3）激光经过偏振光片，形成偏振光，输出到已完成背面离子注入的硅片的表面；
4）高温激光退火，在硅片表面形成条纹状的起伏。
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