JP2011124455A - Method of manufacturing semiconductor substrate, and laser annealing apparatus - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor substrate, and laser annealing apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method and an apparatus that permit alloying of a semiconductor substrate wherein a metal electrode is formed on one surface side. <P>SOLUTION: A pulse oscillation laser with a wavelength of 500-550 nm and a half width of 300 ns or more that is output from a pulse oscillation laser light source for emitting a pulse oscillation laser beam or a continuous oscillation laser light source for emitting a continuous oscillation laser beam, or a continuous oscillation laser applied to the same position, at a wavelength of 500-550 nm and a half width of 300 ns or longer, is applied to a semiconductor substrate, wherein a metal electrode is formed on one surface side and a metal thin film or a compound semiconductor layer is formed on the other surface side as an option, from the side of the metal electrode, and it is relatively scanned, thus carrying out alloying processing of the semiconductor substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、化合物半導体、特にGaAs基板上に、化合物半導体層からなる半導体レーザ、発光ダイオード等の発光素子を作製する場合に適用して好適なオーミック電極などを有する半導体基板の製造方法及びその半導体基板の製造に適したレーザアニール装置に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor substrate having an ohmic electrode suitable for manufacturing a compound semiconductor, in particular, a semiconductor laser composed of a compound semiconductor layer, a light emitting diode or the like on a GaAs substrate, and the semiconductor. The present invention relates to a laser annealing apparatus suitable for manufacturing a substrate.

従来この種の方法として、特許文献1に示される製造方法が提案されている。この発明によれば、図24に示すようにGaAsからなる化合物半導体基板1の上層に化合物半導体層2からなる発光素子を作製し、半導体基板1の裏面にAuGe(Ge12%含有)、Ni、Auの各層などからなる金属電極3を作製し、該金属電極側3から波長308nmのXeClエキシマレーザを照射して金属電極3を加熱し、GaAs基板1と金属電極3とのアロイ化を行っている。この方法では、300℃以上にすると特性が劣化するZnSe系化合物半導体からなる発光素子を加熱することなく、GaAs基板の裏面側を400℃以上に加熱することができるとしている。   Conventionally, the manufacturing method shown by patent document 1 is proposed as this kind of method. According to the present invention, as shown in FIG. 24, a light emitting element composed of the compound semiconductor layer 2 is formed on the upper layer of the compound semiconductor substrate 1 composed of GaAs, and AuGe (containing 12% Ge), Ni, Au is formed on the back surface of the semiconductor substrate 1. A metal electrode 3 composed of each of the above layers is prepared, and the metal electrode 3 is heated by irradiating a XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm from the metal electrode side 3 to alloy the GaAs substrate 1 and the metal electrode 3. . In this method, the back side of the GaAs substrate can be heated to 400 ° C. or higher without heating a light emitting element made of a ZnSe-based compound semiconductor whose characteristics deteriorate when the temperature is 300 ° C. or higher.

特開平7−335985号公報JP-A-7-335985

上記特許文献1の方法では、金属電極の加熱をエネルギー密度300mJ/cm、パルス幅30ns、波長308nmのエキシマレーザを2〜10ショットでオーバーラップすることによって照射を行っている。しかし、図25に示すように、エネルギー密度300mJ/cmで、パルス幅30ns、波長308nmのエキシマレーザパルスが金属電極側に照射されたとき、金属電極と半導体基板との界面の温度は600℃を瞬間的に超えるが、アロイ化に必要な400℃を超えている時間は数十ns程度で大変短く、アロイ化が不十分である。また、電極部分の上端と下端の温度差が80℃程度あり、この温度差が電極に熱応力として働き、電極が剥離するなどのダメージを受けるという問題がある。 In the method disclosed in Patent Document 1, irradiation is performed by overlapping an excimer laser with an energy density of 300 mJ / cm 2 , a pulse width of 30 ns, and a wavelength of 308 nm in 2 to 10 shots. However, as shown in FIG. 25, when an excimer laser pulse with an energy density of 300 mJ / cm 2 , a pulse width of 30 ns, and a wavelength of 308 nm is irradiated to the metal electrode side, the temperature at the interface between the metal electrode and the semiconductor substrate is 600 ° C. The time exceeding 400 ° C. necessary for alloying is very short, about several tens ns, and alloying is insufficient. In addition, there is a problem that the temperature difference between the upper end and the lower end of the electrode portion is about 80 ° C., and this temperature difference acts as a thermal stress on the electrode, causing damage such as peeling of the electrode.

また、GaAs基板の裏面には、AuGe/Ni/Au金属電極層以外に、GaAs基板がむき出しとなっている部分が存在する。これは、上記特許文献1に記載されているように、半導体発光素子のチップが例えば250μm×300μmで、GaAs基板を分断してチップ化を行うときに、半導体基板の全面が金属電極で覆われている場合は、分断が困難になるため、分断する部分には金属電極を形成せずにGaAs基板が露出している部分を残す必要があるためである。従ってGaAs基板の裏面には、金属電極とGaAs基板むき出しの部分が混在している。これに対して、XeClエキシマレーザによるレーザアニールでは、ビームサイズは0.4mm×150mmのライン形状のビームで行うため、レーザ照射時にはAu電極部分とGaAs基板の部分を一括して同時に照射する必要がある。   In addition to the AuGe / Ni / Au metal electrode layer, there is a portion where the GaAs substrate is exposed on the back surface of the GaAs substrate. As described in Patent Document 1, the semiconductor light emitting device chip is 250 μm × 300 μm, for example, and when the GaAs substrate is divided into chips, the entire surface of the semiconductor substrate is covered with metal electrodes. In such a case, it is difficult to divide, and it is necessary to leave a portion where the GaAs substrate is exposed without forming a metal electrode in the portion to be divided. Therefore, the metal electrode and the exposed portion of the GaAs substrate are mixed on the back surface of the GaAs substrate. On the other hand, in the laser annealing using the XeCl excimer laser, the beam size is 0.4 mm × 150 mm, and it is necessary to irradiate the Au electrode portion and the GaAs substrate portion at the same time at the time of laser irradiation. is there.

しかし、上記一括照射に際しては、AuよりもGaAsの方が温度上昇が大きくなる傾向にあるため、GaAsが加熱されすぎる問題がある。波長308nmのエキシマレーザの吸収係数は、GaAsでは8.45×10/cm(光の強度が1/eとなる進入深さでは11.8nm)、Auでは7.75×10/cm(進入深さでは12.9nm)であり、若干吸収係数の大きいGaAsでは照射されたレーザが強く吸収されて、表層の単位体積あたりの吸収熱量が大きくなり、表層を激しく加熱する。しかも、両者の熱伝導率はGaAsでは0.55W/(cm・K)、Auでは3.18W/(cm・K)であるため、同じエネルギー密度でレーザを照射した場合は、Auでは温度が上昇しにくく、GaAsでは温度が上昇しやすい。従って、波長308nmかつパルス幅30nsのレーザ照射でAuを加熱してAuGeとGaAsの境界を400℃以上に加熱した場合、同様条件のレーザ照射ではGaAsむき出しの部分は高温となり、GaAsの蒸発によるGaAs基板のダメージと、毒性のあるAs蒸気が発生するなどの問題がある。 However, at the time of the batch irradiation, there is a problem that GaAs is heated too much because GaAs tends to increase in temperature more than Au. The absorption coefficient of the excimer laser with a wavelength of 308 nm is 8.45 × 10 5 / cm for GaAs (11.8 nm at the penetration depth where the light intensity is 1 / e), and 7.75 × 10 5 / cm for Au ( The penetration depth is 12.9 nm, and in GaAs with a slightly large absorption coefficient, the irradiated laser is strongly absorbed, the amount of heat absorbed per unit volume of the surface layer increases, and the surface layer is heated intensely. Moreover, the thermal conductivity of both is 0.55 W / (cm · K) for GaAs and 3.18 W / (cm · K) for Au, so when laser is irradiated at the same energy density, the temperature of Au is It is difficult to increase, and the temperature is likely to increase with GaAs. Therefore, when Au is heated by laser irradiation with a wavelength of 308 nm and a pulse width of 30 ns and the boundary between AuGe and GaAs is heated to 400 ° C. or higher, the exposed portion of GaAs becomes high temperature by laser irradiation under the same conditions, and GaAs due to evaporation of GaAs. There are problems such as damage to the substrate and generation of toxic As vapor.

このことを示すデータとして、GaAs基板裏面にAuを700nm成膜した試料に、Au側から、波長308nmでパルス幅30nsのXeClエキシマレーザを200mJ/cmのエネルギー密度で照射したときの、照射開始から30ns後の深さ方向の温度分布を図26に示す。このとき、700nm深さのAuGeからさらにGaAs表面から100nmの深さ位置で400℃以上に到達していることが分かる。そして、同様の照射条件で金属電極の存在しないGaAs基板を照射したときの照射開始から30ns後の深さ方向の温度分布を図27に示す。このとき、表面はGaAs融点の1240℃を超えて1276℃になってしまい、GaAsが分解、蒸発することが分かる。通常、GaAsのような蒸気圧の高い元素からなる化合物では、融点以下の温度でも、高温にした場合As抜けが発生し、続いて蒸気圧の高いGaの蒸発が起こりやすい。また、パルスレーザによる瞬間加熱によるアブレーションが発生しやすいことももちろんである。従って、波長308nmのエキシマレーザでは、200mJ/cm以上のエネルギー密度での照射はGaAs基板に多大なダメージを与えるため、工程上問題がある。 As data showing this, irradiation started when a sample of 700 nm Au deposited on the backside of the GaAs substrate was irradiated from the Au side with a XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm and a pulse width of 30 ns at an energy density of 200 mJ / cm 2. FIG. 26 shows the temperature distribution in the depth direction after 30 ns. At this time, it can be seen that the temperature reaches 400 ° C. or higher from AuGe having a depth of 700 nm and at a depth of 100 nm from the GaAs surface. FIG. 27 shows a temperature distribution in the depth direction 30 ns after the start of irradiation when the GaAs substrate without the metal electrode is irradiated under the same irradiation conditions. At this time, the surface becomes 1276 ° C. exceeding the melting point of GaAs of 1240 ° C., and it is understood that GaAs is decomposed and evaporated. In general, in a compound composed of an element having a high vapor pressure such as GaAs, As is lost even when the temperature is lower than the melting point, Ga is likely to evaporate when the temperature is raised. Of course, ablation due to instantaneous heating by a pulse laser is likely to occur. Therefore, in an excimer laser having a wavelength of 308 nm, irradiation with an energy density of 200 mJ / cm 2 or more causes a great damage to the GaAs substrate, which causes a problem in the process.

さらに、図28に金属電極付きのGaAs基板を金属電極側からエネルギー密度200mJ/cmで照射した場合のAuGeとGaAs界面の温度変化を示す。先に説明したように、Au裏面およびGaAs表面から100nm位置は400℃以上に加熱されるが、Au裏面が400℃を越える時間は27ns程度であるが、GaAs表面から100nm位置では400℃を超える時間は4nsしかない。エキシマレーザのパルス波形は30ns程度であるため、界面が400℃以上になる時間を長くするには、エネルギー密度を上げるしかないが、パルス幅が短いためにエネルギー密度を上げても400℃を越える時間はさほど長くならない。むしろ、エネルギー密度を上げた影響は、先に説明したGaAsむき出しの部分で顕著であり、GaAs表面が過熱されすぎるため、エネルギー密度を上げることができないという問題がある。 Further, FIG. 28 shows a temperature change at the interface between AuGe and GaAs when a GaAs substrate with a metal electrode is irradiated from the metal electrode side at an energy density of 200 mJ / cm 2 . As explained above, the 100 nm position from the Au back surface and the GaAs surface is heated to 400 ° C. or more, but the time for the Au back surface to exceed 400 ° C. is about 27 ns, but it exceeds 400 ° C. at the 100 nm position from the GaAs surface. The time is only 4ns. Since the pulse waveform of the excimer laser is about 30 ns, the only way to increase the time for the interface to reach 400 ° C. or higher is to increase the energy density. However, since the pulse width is short, the energy density exceeds 400 ° C. even if the energy density is increased. The time will not be so long. Rather, the effect of increasing the energy density is noticeable in the GaAs exposed portion described above, and there is a problem that the energy density cannot be increased because the GaAs surface is overheated.

このように、アロイを行う反応時間を長くすることで安定してアロイを行なうこと、金属電極の表裏の温度差を小さくして金属電極の熱応力によるダメージを少なくすること、同時にレーザ光が照射されるGaAs基板表面のダメージを小さくすること、さらにGaAs基板の上面に形成した発光素子を所定温度以下に保つこと、これらを同時に満たす処理方法が求められている。   In this way, it is possible to stably perform the alloy by extending the reaction time for performing the alloy, to reduce the temperature difference between the front and back of the metal electrode to reduce the damage due to the thermal stress of the metal electrode, and at the same time, the laser beam is irradiated. There is a need for a processing method that reduces the damage on the surface of the GaAs substrate, keeps the light emitting element formed on the upper surface of the GaAs substrate below a predetermined temperature, and simultaneously satisfies these conditions.

この発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたものであり、半導体基板の一面にあるAuGe(Ge12%含有)、Ni、Auなどの各層からなる金属電極側にレーザを照射する際に、半導体基板へのダメージを最小限に抑え、また、他面側に金属膜や半導体層を有する半導体基板では、これら金属膜や半導体層の昇温を抑えてアロイ処理を効果的に行うことができる半導体基板の製造方法およびレーザアニール装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems. Laser irradiation is performed on the metal electrode side made of AuGe (containing 12% Ge), Ni, Au, etc. on one surface of a semiconductor substrate. In the case of a semiconductor substrate having a metal film or a semiconductor layer on the other side, the alloy processing is effectively suppressed by suppressing the temperature rise of the metal film or the semiconductor layer. An object of the present invention is to provide a semiconductor substrate manufacturing method and a laser annealing apparatus that can be performed.

すなわち、本発明の半導体基板の製造方法の第1の本発明は、一面側に金属電極が形成された半導体基板に対し、前記金属電極側から波長500〜550nmのレーザを半値幅300ns以上で照射しつつ相対的に走査して前記基板に対するアロイ処理を行うことを特徴とする。
第2の本発明の半導体基板の製造方法は、前記第1の本発明において、前記半導体基板の他面側に金属膜が形成されており、該半導体基板に対し、前記金属電極側から波長500〜550nmのレーザを半値幅300ns以上で照射しつつ相対的に走査して前記基板に対するアロイ処理を行うことを特徴とする。
第3の本発明の半導体基板の製造方法は、前記第1の本発明において、前記半導体基板の他面側に化合物半導体層が形成されており、該半導体基板に対し、前記金属電極側から波長500〜550nmのレーザを半値幅300ns以上で照射しつつ相対的に走査して前記基板に対するアロイ処理を行うことを特徴とする。
That is, according to the first aspect of the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a semiconductor substrate having a metal electrode formed on one side is irradiated with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm from the metal electrode side at a half width of 300 ns or more. However, the alloy processing is performed on the substrate by relatively scanning.
The method for manufacturing a semiconductor substrate according to a second aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein a metal film is formed on the other surface side of the semiconductor substrate, and a wavelength of 500 from the metal electrode side with respect to the semiconductor substrate. An alloying process is performed on the substrate by relatively scanning while irradiating a laser having a wavelength of ˜550 nm with a half width of 300 ns or more.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor substrate, wherein the compound semiconductor layer is formed on the other surface side of the semiconductor substrate in the first aspect of the invention, and the wavelength from the metal electrode side with respect to the semiconductor substrate. An alloy process is performed on the substrate by relatively scanning while irradiating a laser of 500 to 550 nm with a half width of 300 ns or more.

上記半値幅で照射するレーザは、パルス発振レーザ光源から発振されたパルス発振レーザ光を用いる他、連続発振レーザ光源から発振された連続発振レーザを調整して、連続発振レーザが同一箇所に対し半値幅300ns以上の時間で照射されるようにしたものであってもよい。   The laser irradiating with the above half-value width uses a pulsed laser beam oscillated from a pulsed laser light source, or adjusts a continuous wave laser oscillated from a continuous wave laser light source so that Irradiation may be performed for a time width of 300 ns or more.

該レーザには、波長500〜550nmのものが選択される。この波長が短すぎると、GaAsなどの光吸収係数が大きくなり、半導体基板表面が過熱されやすくなる。また、この波長が長すぎると、金属の光吸収が低下し、レーザのエネルギー使用効率が低下する。このため、レーザの波長を上記に定めている。
また、レーザは、半値幅300ns以上で半導体基板の金属電極側に照射するものとする。パルス発振レーザでは、パルス半値幅を300ns以上とする。また、連続発振レーザで、照射時間を調整するものとする。半値幅を大きくすることで、GaAsなどの半導体基板の蒸発やダメージを大幅に抑制できることができる。半値幅が短すぎると、金属電極および半導体基板をアロイ化が進行する温度に長く保つことが難しい。なお、半値幅は、さらに1000ns以上が望ましい。
A laser having a wavelength of 500 to 550 nm is selected. If this wavelength is too short, the light absorption coefficient of GaAs or the like increases and the surface of the semiconductor substrate tends to be overheated. On the other hand, if the wavelength is too long, the light absorption of the metal is lowered, and the energy use efficiency of the laser is lowered. For this reason, the wavelength of the laser is defined above.
In addition, the laser is applied to the metal electrode side of the semiconductor substrate with a half width of 300 ns or more. In the pulsed laser, the pulse half width is set to 300 ns or more. The irradiation time is adjusted with a continuous wave laser. By increasing the half-value width, evaporation and damage of a semiconductor substrate such as GaAs can be significantly suppressed. If the full width at half maximum is too short, it is difficult to keep the metal electrode and the semiconductor substrate long at a temperature at which alloying proceeds. The half width is preferably 1000 ns or more.

上記したように、本発明では、一面側に金属電極が形成された半導体基板を対象にすることができる。該半導体基板としては、例えばNi電極が形成されたSi半導体基板においてNi−SiやAl−Siの合金化を行うものが挙げられる。
また、本発明では、一面側に金属電極が形成され、他面側に金属膜が形成された半導体基板を対象にすることができる。該半導体基板としては、GaAsS、GaN、GaP、InP、InAs、AlNなどの加熱時に構成元素の蒸発が起きやすい各種III−V族半導体が代表としてあげられるが、これに限らずSi、SiC、ZnTeなど各種基板があげられる。金属電極としては、Au、Ni、Co、Ti、Pd、Pt、Fe、Cu、Mo、Wなどが挙げられる。なお、金属膜には通常は低融点の材料が用いられる。該低融点の材料は、金属電極の材料よりも相対的に融点が低く、AlやCuなどが例示される。
また、本発明では、一面側に金属電極が形成され、他面側に化合物半導体層が形成された半導体基板を対象にすることができる。該半導体基板としては、GaAs、GaN、GaP、InP、InAs、AlNなどの加熱時に構成元素の蒸発が起きやすい各種III−V族半導体が代表としてあげられるが、これに限らずSi、SiC、ZnTeなど各種基板がが例示され、金属電極としては、AuGe(Ge12%含有)/Ni/Au、Au、Ni、Co、Ti、Pd、Pt、Fe、Cu、Mo、Wなどが挙げられる。
上記金属電極、金属膜、化合物半導体層は、単層、複層のいずれであってもよく、金属はここに例示しない元素との合金や、積層膜としてもよく、レーザ光が照射される金属電極の最表面を上記の金属電極とすることで、レーザ光が吸収される。従って、半導体基板側からAl/Ti/Ni/Au積層膜や、Al/Mo/Ni/Auなどとすることもでき、半導体基板側にAlも使用可能である。また、上層にさらに他の層が形成されているものであってもよい。
上記半導体基板では、例えば、半導体基板の一面側に低融点金属膜や化合物半導体層を形成した後、他面側に金属電極を形成する。
As described above, the present invention can be applied to a semiconductor substrate having a metal electrode formed on one side. Examples of the semiconductor substrate include those in which Ni—Si or Al—Si is alloyed in a Si semiconductor substrate on which a Ni electrode is formed.
In the present invention, a semiconductor substrate in which a metal electrode is formed on one side and a metal film is formed on the other side can be targeted. Examples of the semiconductor substrate include various III-V group semiconductors, such as GaAsS, GaN, GaP, InP, InAs, and AlN, which are likely to cause evaporation of constituent elements, but are not limited thereto, and are not limited to Si, SiC, ZnTe. And various substrates. Examples of the metal electrode include Au, Ni, Co, Ti, Pd, Pt, Fe, Cu, Mo, and W. A metal having a low melting point is usually used for the metal film. The low melting point material has a relatively lower melting point than the metal electrode material, and examples thereof include Al and Cu.
In the present invention, a semiconductor substrate in which a metal electrode is formed on one side and a compound semiconductor layer is formed on the other side can be targeted. Examples of the semiconductor substrate include various III-V group semiconductors, such as GaAs, GaN, GaP, InP, InAs, and AlN, which easily cause evaporation of constituent elements. However, the present invention is not limited thereto, and Si, SiC, ZnTe. Examples of the metal electrode include AuGe (containing 12% Ge) / Ni / Au, Au, Ni, Co, Ti, Pd, Pt, Fe, Cu, Mo, W, and the like.
The metal electrode, metal film, and compound semiconductor layer may be either a single layer or a multilayer, and the metal may be an alloy with an element not exemplified here or a laminated film, and is a metal irradiated with laser light. By using the above-mentioned metal electrode as the outermost surface of the electrode, the laser beam is absorbed. Therefore, an Al / Ti / Ni / Au laminated film, Al / Mo / Ni / Au, or the like can be used from the semiconductor substrate side, and Al can also be used on the semiconductor substrate side. Further, another layer may be formed on the upper layer.
In the semiconductor substrate, for example, a low melting point metal film or a compound semiconductor layer is formed on one surface side of the semiconductor substrate, and then a metal electrode is formed on the other surface side.

また、上記金属電極は、パターニングによって半導体基板上に形成され、該半導体基板面が露出した部分と前記金属電極の部分とを有しているものであってもよい。この半導体基板に対しては、半導体基板面が露出した部分と前記金属電極の部とに一括して前記パルス状レーザを照射することができる。
ただし、半導体基板と金属電極とでは、半導体基板のレーザ吸収率が高く、半導体基板の過熱を抑えるエネルギー密度でレーザを照射する必要がある。
上記に対しては、前記金属電極側上に、波長500〜550nmの光が透過するSiOなどの材料を形成しておき、該透過材料上から前記パルス状レーザを照射するようにしてもよい。該透過材料と半導体基板または金属電極との光の干渉によって反射・吸収率が該透過材料の厚みによって変化することから、半導体基板と金属電極の吸収量を調整することができる。その際に、前記透過材料を、前記金属電極側の半導体基板面が露出した部分と該金属電極の部分に亘ってそれぞれの上層に同じ厚みで形成するのが望ましい。そして、その膜厚は、透過材料によって半導体基板の反射率が低下する程度よりも、金属電極の反射率が低下する程度が大きくなるように設定する。
また、透過材料は金属電極の上方のみに形成してもよい。その場合、その膜厚は、金属電極の反射率が最小となるように設定する。さらに、この場合は金属電極上の透過材料として、多層膜からなる反射防止膜を形成することで、反射率を大幅に低減できる。
The metal electrode may be formed on a semiconductor substrate by patterning, and may have a portion where the surface of the semiconductor substrate is exposed and a portion of the metal electrode. The semiconductor substrate can be irradiated with the pulsed laser in a lump on the exposed portion of the semiconductor substrate surface and the metal electrode portion.
However, the semiconductor substrate and the metal electrode have a high laser absorption rate of the semiconductor substrate, and it is necessary to irradiate the laser with an energy density that suppresses overheating of the semiconductor substrate.
For the above, a material such as SiO 2 that transmits light having a wavelength of 500 to 550 nm may be formed on the metal electrode side, and the pulsed laser may be irradiated from above the transmissive material. . Since the reflection / absorption rate varies depending on the thickness of the transmissive material due to light interference between the transmissive material and the semiconductor substrate or the metal electrode, the absorption amount of the semiconductor substrate and the metal electrode can be adjusted. At this time, it is desirable that the transmissive material is formed in the same thickness on each upper layer across the portion where the semiconductor substrate surface on the metal electrode side is exposed and the portion of the metal electrode. The film thickness is set so that the degree of reduction of the reflectance of the metal electrode is larger than the degree of reduction of the reflectance of the semiconductor substrate due to the transmissive material.
Further, the transmissive material may be formed only above the metal electrode. In that case, the film thickness is set so that the reflectance of the metal electrode is minimized. Furthermore, in this case, the reflectance can be greatly reduced by forming an antireflection film made of a multilayer film as a transmission material on the metal electrode.

上記製造方法を実施する本発明のレーザアニール装置のうち、第1の本発明は、波長500〜550nmかつ半値幅300ns以上としたレーザを半導体基板に照射してアロイ処理を行うべくパルス発振レーザを出射するパルス発振レーザ光源と、一面側に金属電極が形成されている前記半導体基板を保持し、少なくとも該半導体基板面方向に沿って該半導体基板を移動させることが可能なステージと、前記ステージに保持された前記半導体基板の前記金属電極側に、前記レーザを入射させる光学系と、前記ステージに保持された前記半導体基板を移動させるように前記ステージを制御する制御装置とを有するものである。   Among the laser annealing apparatuses of the present invention that implement the above manufacturing method, the first aspect of the present invention is that a pulsed laser is used to perform an alloy process by irradiating a semiconductor substrate with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm and a half width of 300 ns or more. A pulse oscillation laser light source that emits, a stage that holds the semiconductor substrate on which a metal electrode is formed on one side, and that can move the semiconductor substrate along at least the semiconductor substrate surface direction; An optical system that makes the laser incident on the metal electrode side of the held semiconductor substrate, and a control device that controls the stage so as to move the semiconductor substrate held on the stage.

また、第2のレーザアニール装置の本発明は、波長500〜550nmのレーザを同一箇所に半値幅300ns以上で半導体基板に照射してアロイ処理を行うべく連続発振レーザを出射する連続発振レーザ光源と、前記連続発振レーザを前記レーザに調整する調整手段と、一面側に金属電極が形成されている前記半導体基板を保持し、少なくとも該半導体基板面方向に沿って該半導体基板を移動させることが可能なステージと、前記ステージに保持された前記半導体基板の前記金属電極側に、前記レーザを入射させる光学系と、前記ステージに保持された前記半導体基板を移動させるように前記ステージを制御する制御装置とを有する。   Further, the present invention of the second laser annealing apparatus includes a continuous wave laser light source that emits a continuous wave laser to irradiate a semiconductor substrate with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm at a half-value width of 300 ns or more at the same location and perform an alloy process. An adjustment means for adjusting the continuous wave laser to the laser and the semiconductor substrate having a metal electrode formed on one surface side can be held, and the semiconductor substrate can be moved at least along the semiconductor substrate surface direction A stage, an optical system for making the laser incident on the metal electrode side of the semiconductor substrate held on the stage, and a control device for controlling the stage so as to move the semiconductor substrate held on the stage And have.

本発明のレーザアニール装置では、パルス発振レーザ光源と連続発振レーザ光源のいずれかを備えている。パルス発振レーザ光源を備える装置では、発振されたパルス発振レーザの半値幅を変えることなく半導体基板に照射するものであってもよく、また、発振されたパルス発振レーザの半値幅を変えて300ns以上の状態で半導体基板の金属電極側に照射するもののいずれであってもよい。レーザは、光学系によってビーム形状を整形することができる。光学系は、適宜のホモジナイザ、レンズ、ミラーなどによって構成されており、本発明としてはその構成が特定のものに限定されるものではない。半導体基板を保持するステージは、一つの半導体基板を保持するものであってもよく、また、複数の半導体基板を保持するものであってもよい。   The laser annealing apparatus of the present invention includes either a pulsed laser light source or a continuous wave laser light source. In an apparatus provided with a pulsed laser source, the semiconductor substrate may be irradiated without changing the half-value width of the oscillated pulsed laser, or more than 300 ns by changing the half-value width of the oscillated pulsed laser. Any of those that irradiate the metal electrode side of the semiconductor substrate in this state. The laser can shape the beam shape by an optical system. The optical system is configured by an appropriate homogenizer, lens, mirror, and the like, and the configuration of the present invention is not limited to a specific one. The stage that holds the semiconductor substrate may hold one semiconductor substrate, or may hold a plurality of semiconductor substrates.

連続発振レーザを調整して、同一位置に半値幅300ns以上となる照射時間で半導体基板の金属電極側に照射する調整手段としては種々のものが挙げられる。例えば、シャッターによって照射時間を調整することができる。ただし、レーザを遮断している間は、エネルギーが有効に利用されておらず失われておりエネルギー効率が低下するため、照射エネルギーの全てを半導体基板側に付与できる構成が望ましい。
また、調整手段では、半導体基板側に対し、300ns以上の短時間で繰り返し照射位置を切り替えるように照射することで、同一位置に対しては断続的な照射が可能になる。また、照射位置の切り替えに際し、照射位置を徐々に移動させるようにしてもよい。この際に基板側の移動と協働させることによって照射位置がさらに移動するようにしてもよい。上記照射位置の切り替えに伴って同一位置へのオーバーラップ照射が可能になり、パワー強度の低い連続発振レーザによっても半導体基板に効果的にエネルギーを付与することができる。
Various adjustment means may be used as the adjustment means for adjusting the continuous wave laser and irradiating the metal electrode side of the semiconductor substrate at the same position with an irradiation time of a half width of 300 ns or more. For example, the irradiation time can be adjusted by a shutter. However, while the laser is shut off, energy is not used effectively and lost and energy efficiency is lowered. Therefore, a configuration that can apply all of the irradiation energy to the semiconductor substrate side is desirable.
In addition, the adjustment means can irradiate the same position intermittently by irradiating the semiconductor substrate side so that the irradiation position is repeatedly switched in a short time of 300 ns or more. Further, the irradiation position may be gradually moved when switching the irradiation position. At this time, the irradiation position may be further moved by cooperating with the movement on the substrate side. As the irradiation position is switched, overlap irradiation can be performed at the same position, and energy can be effectively applied to the semiconductor substrate even by a continuous wave laser with low power intensity.

例えば、制御装置によって回転制御されるポリゴンミラーとfθレンズを用い、該制御装置によって、前記半導体基板の一地点に連続して照射される時間が300ns以上になるように前記ポリゴンミラーの回転と前記ステージの移動とを制御することができる。この場合、ポリゴンミラーによるスキャン幅が半導体基板の幅を上回るときは、ステージを一次元方向への移動機構とすることができ、そうでない場合はステージを二次元方向への移動機構とすることで、半導体基板全面に照射を行うことができる。
さらに、前記ステージが、円周上に前記半導体基板を1枚以上保持するものであって、該ステージを前記半導体基板の基板面に平行な面内で回転させることが可能な回転機構と、回転する該ステージを前記半導体基板面方向に沿って移動させることが可能な移動機構と、を備えるものにする。そして、前記制御装置によって前記ステージに保持された半導体基板に対して入射するレーザが基板の一地点に連続して照射される時間が300ns以上になるように前記ステージの回転速度および前記ステージの移動を制御することができる。
上記制御装置は、CPUとこれを動作させるプログラム、プログラムを格納するROMや装置の動作条件を格納する不揮発メモリなどを有する記憶部などにより構成することができる。
For example, a polygon mirror and an fθ lens that are rotation-controlled by a control device are used, and the rotation of the polygon mirror and the above-described time are continuously increased by 300 ns or more by the control device. The movement of the stage can be controlled. In this case, if the scan width by the polygon mirror exceeds the width of the semiconductor substrate, the stage can be a one-dimensional movement mechanism, otherwise the stage can be a two-dimensional movement mechanism. Irradiation can be performed on the entire surface of the semiconductor substrate.
Further, the stage holds one or more of the semiconductor substrates on a circumference, and a rotation mechanism capable of rotating the stage in a plane parallel to the substrate surface of the semiconductor substrate, and a rotation And a moving mechanism capable of moving the stage along the semiconductor substrate surface direction. Then, the rotational speed of the stage and the movement of the stage so that the time that the laser incident on the semiconductor substrate held on the stage by the control device is continuously irradiated to one point of the substrate is 300 ns or longer. Can be controlled.
The control device can be configured by a CPU, a program that operates the CPU, a ROM that stores the program, a storage unit that has a nonvolatile memory that stores operating conditions of the device, and the like.

本発明では、一面に金属電極が形成された半導体基板の、電極側から波長500〜550nmかつ半値幅300ns以上のレーザを照射して上記基板に対するアロイ処理を行うこととしたので、長いパルス幅で長時間加熱されることによって半導体と金属電極の界面付近のアロイを起こしたい領域を、アロイ可能な温度に長時間にわたって制御できるため、均一で高品質なアロイ処理を行うことが可能となり、半導体と金属電極の間のアロイ化が効果的に進行する。これにより、接触抵抗の低いオーミック電極などの形成を行うことができる。また、308nmや248nmといったエキシマレーザの紫外光源よりも長波長のレーザとすることで、金属電極への吸収係数が小さくなることで、金属電極の表裏の温度差を小さくし、ダメージを減らすという効果がある。
また、半導体基板の他面側に金属薄膜や化合物半導体層が形成されている場合には、これらを所定の温度以下に保ったまま、金属電極側のアロイ化を行うことができ、オーミック電極を形成した半導体基板を良好に製造することができる。
In the present invention, a semiconductor substrate having a metal electrode formed on one surface is irradiated with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm and a half-value width of 300 ns or more from the electrode side to perform the alloying process on the substrate. The region where alloying near the interface between the semiconductor and the metal electrode is caused by heating for a long time can be controlled over a long period of time to an alloyable temperature, so that uniform and high-quality alloy processing can be performed. Alloying between metal electrodes proceeds effectively. As a result, an ohmic electrode having a low contact resistance can be formed. In addition, by using a laser having a longer wavelength than the ultraviolet light source of excimer laser such as 308 nm or 248 nm, the absorption coefficient to the metal electrode is reduced, thereby reducing the temperature difference between the front and back of the metal electrode and reducing damage. There is.
Further, when a metal thin film or a compound semiconductor layer is formed on the other surface side of the semiconductor substrate, the metal electrode side can be alloyed while maintaining these at a predetermined temperature or lower, and the ohmic electrode can be formed. The formed semiconductor substrate can be manufactured satisfactorily.

また、前記半導体基板の一面に形成する金属電極をパターニングし、該金属電極側において半導体基板が露出した部分と金属電極の部分とを一括してレーザ照射することとしたので、波長500〜550nmのレーザ照射では半導体の表面の吸収係数が紫外レーザに比べて小さくなるため、基板の温度が上がりにくく、半導体の分解や蒸発などのダメージを受けることなくアロイ化を行うことができるという効果を有する。このことは、半導体基板表面にレーザが照射されないように、照射位置を制御したり、マスキングを行う必要がないため、高スループットでの処理を可能にするという優れた効果がある。   In addition, the metal electrode formed on one surface of the semiconductor substrate is patterned, and the portion where the semiconductor substrate is exposed and the portion of the metal electrode are collectively irradiated with laser on the metal electrode side, so that the wavelength is 500 to 550 nm. With laser irradiation, the absorption coefficient of the surface of the semiconductor is smaller than that of the ultraviolet laser, so that the temperature of the substrate is hardly raised, and the alloying can be performed without being damaged by decomposition or evaporation of the semiconductor. This has an excellent effect of enabling high-throughput processing because it is not necessary to control the irradiation position or perform masking so that the surface of the semiconductor substrate is not irradiated with laser.

さらに、前記半値幅を1000ns以上とすれば、1μs以上の時間でアロイ処理を行うことが可能となるため、半導体と金属電極の間のアロイ化が十分進み、安定して接触抵抗の低いオーミック電極の形成を行うことができるという大変優れた効果がある。さらには、金属電極の表裏の温度差を小さくすることが可能なため、金属電極の剥離やクラックの発生を抑制できるという効果も有する。   Furthermore, if the half width is 1000 ns or more, the alloy process can be performed in a time of 1 μs or more, so that the alloying between the semiconductor and the metal electrode is sufficiently advanced, and the ohmic electrode having a stable and low contact resistance. There is a very excellent effect that can be formed. Furthermore, since the temperature difference between the front and back surfaces of the metal electrode can be reduced, it is possible to suppress the peeling of the metal electrode and the occurrence of cracks.

さらに、前記半導体基板がGaAsで形成され、電極がAuを含む金属で形成されているものとすれば、GaAsは波長500〜550nmの光の吸収係数が小さく、過度の加熱を抑制することができる。なおかつ金属は通常反射が多く、可視光線の吸収が少ないが、本発明では可視光線でもAu、Ni、Co、Ti、Fe、Cu、Mo、Wなどを含む金属では光の吸収が存在し、特にAuでは波長500〜550nm以下では光の吸収が上昇するため、このように金属反射の存在する波長帯の光でも金属を十分加熱できる。すなわち、GaAs基板の温度を制御しつつ、Auを十分加熱できるという効果がある。
また、前記半導体基板の他面に形成した化合物半導体層によって半導体発光素子を形成すれば、十分にアロイされて低接触抵抗の電極を利用した半導体発光素子が製造できるという、産業上優れた効果がある。
Further, if the semiconductor substrate is made of GaAs and the electrode is made of a metal containing Au, GaAs has a small absorption coefficient for light having a wavelength of 500 to 550 nm, and can suppress excessive heating. . In addition, metals usually have a large amount of reflection and little absorption of visible light, but in the present invention, even in visible light, metals including Au, Ni, Co, Ti, Fe, Cu, Mo, W and the like have light absorption, Au absorbs light at a wavelength of 500 to 550 nm or less, and thus the metal can be sufficiently heated even with light in a wavelength band in which metal reflection exists. That is, there is an effect that Au can be sufficiently heated while controlling the temperature of the GaAs substrate.
In addition, if a semiconductor light emitting device is formed by a compound semiconductor layer formed on the other surface of the semiconductor substrate, a semiconductor light emitting device that is sufficiently alloyed and uses a low contact resistance electrode can be manufactured. is there.

また、本発明のレーザアニール装置では、波長500〜550nmかつ半値幅300ns以上としたレーザを半導体基板に照射してアロイ処理を行うべくパルス発振レーザを出射するパルス発振レーザ光源と、一面側に金属電極が形成されている前記半導体基板を保持し、少なくとも該半導体基板面方向に沿って該半導体基板を移動させることが可能なステージと、前記ステージに保持された前記半導体基板の前記金属電極側に、前記レーザを入射させる光学系と、前記ステージに保持された前記半導体基板を移動させるように前記ステージを制御する制御装置とを有するので、半導体基板の一面側に形成された金属電極に半値幅300ns以上のパルス発振レーザを照射して、上記基板に対する電極のアロイ処理を行うことができ、スループットに優れ、安定したアロイとオーミック電極の形成などが可能な装置が得られる。   In the laser annealing apparatus of the present invention, a pulse oscillation laser light source that emits a pulse oscillation laser to irradiate a semiconductor substrate with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm and a half-value width of 300 ns or more to perform alloy processing, and a metal on one side A stage capable of holding the semiconductor substrate on which an electrode is formed and moving the semiconductor substrate along at least the surface direction of the semiconductor substrate, and the metal substrate side of the semiconductor substrate held on the stage And an optical system for injecting the laser, and a control device for controlling the stage so as to move the semiconductor substrate held on the stage, so that a half-value width is formed on the metal electrode formed on one surface side of the semiconductor substrate. By irradiating a pulsed laser of 300 ns or longer, the electrode can be alloyed with respect to the substrate. Excellent Tsu bets, which can include formation of a stable alloy and the ohmic electrode device is obtained.

また、本発明の他のレーザアニール装置では、波長500〜550nmのレーザを同一箇所に半値幅300ns以上で半導体基板に照射してアロイ処理を行うべく連続発振レーザを出射する連続発振レーザ光源と、前記連続発振レーザを前記レーザに調整する調整手段と、一面側に金属電極が形成されている前記半導体基板を保持し、少なくとも該半導体基板面方向に沿って該半導体基板を移動させることが可能なステージと、前記ステージに保持された前記半導体基板の前記金属電極側に、前記レーザを入射させる光学系と、前記ステージに保持された前記半導体基板を移動させるように前記ステージを制御する制御装置とを有するので、連続発振レーザを利用して、半導体基板の一面側に形成された金属電極の一地点に連続して照射される時間が300ns以上のレーザを照射して、上記基板に対する電極のアロイ処理を行うことができ、スループットに優れ、安定したアロイとオーミック電極の形成などが可能な装置が得られる。   Further, in another laser annealing apparatus of the present invention, a continuous wave laser light source that emits a continuous wave laser to irradiate a semiconductor substrate with a laser beam having a wavelength of 500 to 550 nm at a half-value width of 300 ns or more at the same position and perform an alloy process; An adjusting means for adjusting the continuous wave laser to the laser, and the semiconductor substrate having a metal electrode formed on one surface side can be held, and the semiconductor substrate can be moved at least along the semiconductor substrate surface direction A stage, an optical system that causes the laser to be incident on the metal electrode side of the semiconductor substrate held by the stage, and a control device that controls the stage to move the semiconductor substrate held by the stage; Therefore, using a continuous wave laser, a single point of the metal electrode formed on one side of the semiconductor substrate is continuously irradiated. Time by irradiating laser over 300 ns, alloying process of the electrode can be performed with respect to the substrate, excellent throughput, which can be such as formation of a stable alloy and the ohmic electrode device is obtained.

本発明に用いる半導体基板の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the semiconductor substrate used for this invention. 本発明の一実施形態のレーザアニール装置および半導体基板に対するレーザ照射状態を示す図である。It is a figure which shows the laser annealing state of one Embodiment of this invention, and the laser irradiation state with respect to a semiconductor substrate. 同じく、他の実施形態のレーザアニール装置および半導体基板に対するレーザ照射状態を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the laser irradiation state with respect to the laser annealing apparatus and semiconductor substrate of other embodiment. 同じく、レーザアニール装置の一部を示す概略図である。Similarly, it is the schematic which shows a part of laser annealing apparatus. 同じく、さらに他の実施形態のレーザアニール装置および半導体基板に対するレーザ照射状態を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the laser irradiation state with respect to the laser annealing apparatus and semiconductor substrate of other embodiment. 本発明の実施例におけるAuの反射率の波長依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the wavelength dependence of the reflectance of Au in the Example of this invention. 同じく、GaAsの吸収係数の波長依存性を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the wavelength dependence of the absorption coefficient of GaAs. 同じく、GaAsの進入深さの波長依存性を示すグラフである。Similarly, it is a graph which shows the wavelength dependence of the penetration depth of GaAs. 同じく、波長515nm、パルス幅300ns、エネルギー密度580mJ/cmでAu/GaAsにレーザを照射した際の300ns後の深さ方向温度分布を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing a temperature distribution in the depth direction after 300 ns when a laser is irradiated to Au / GaAs at a wavelength of 515 nm, a pulse width of 300 ns, and an energy density of 580 mJ / cm 2 . 同じく、波長515nm、パルス幅300ns、エネルギー密度580mJ/cmでGaAsを照射したときの界面位置の温度変化を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature change of the interface position when GaAs is irradiated at a wavelength of 515 nm, a pulse width of 300 ns, and an energy density of 580 mJ / cm 2 . 同じく、波長515nm、パルス幅300ns、エネルギー密度580mJ/cmでAu/GaAsを照射した300ns後の深さ方向温度分布を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature distribution in the depth direction after 300 ns irradiated with Au / GaAs at a wavelength of 515 nm, a pulse width of 300 ns, and an energy density of 580 mJ / cm 2 . 同じく、波長515nm、パルス幅1000ns、エネルギー密度890mJ/cmでAu/GaAsを照射した1000ns後の深さ方向温度分布を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature distribution in the depth direction after 1000 ns after irradiation with Au / GaAs at a wavelength of 515 nm, a pulse width of 1000 ns, and an energy density of 890 mJ / cm 2 . 同じく、波長515nm、パルス幅1000ns、エネルギー密度890mJ/cmでAu/GaAsを照射したときの、界面位置の温度変化を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature change of the interface position when Au / GaAs is irradiated at a wavelength of 515 nm, a pulse width of 1000 ns, and an energy density of 890 mJ / cm 2 . 同じく、波長515nm、パルス幅1000ns、エネルギー密度890mJ/cmでGaAsを照射した、1000ns後の深さ方向温度分布を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature distribution in the depth direction after 1000 ns when GaAs is irradiated with a wavelength of 515 nm, a pulse width of 1000 ns, and an energy density of 890 mJ / cm 2 . 同じく、波長515nm、パルス幅1000ns、エネルギー密度1000mJ/cmAu/GaAsを照射した、1000ns後の深さ方向温度分布を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature distribution in the depth direction after 1000 ns irradiated with a wavelength of 515 nm, a pulse width of 1000 ns, and an energy density of 1000 mJ / cm 2 Au / GaAs. 同じく、波長515nm、パルス幅1000ns、エネルギー密度1000mJ/cmでAu/GaAsを照射したときの、界面位置の温度変化を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature change of the interface position when Au / GaAs is irradiated at a wavelength of 515 nm, a pulse width of 1000 ns, and an energy density of 1000 mJ / cm 2 . 同じく、波長515nm、パルス幅1000ns、エネルギー密度1000mJ/cmでGaAsを照射した、1000ns後の深さ方向温度分布を示すグラフである。Similarly, it is a graph showing the temperature distribution in the depth direction after 1000 ns when GaAs is irradiated with a wavelength of 515 nm, a pulse width of 1000 ns, and an energy density of 1000 mJ / cm 2 . 同じく、連続発振レーザの照射直後のAu電極の表面と裏面の温度差の、照射時間依存性を示すグラフである。Similarly, it is a graph which shows the irradiation time dependence of the temperature difference of the surface of an Au electrode immediately after irradiation of a continuous wave laser, and a back surface. 同じく、透過膜形成時の各材料のレーザ反射率を示すグラフである。Similarly, it is a graph which shows the laser reflectivity of each material at the time of permeable film formation. 同じく、透過膜を有しない場合の各材料のレーザ反射率を示すグラフである。Similarly, it is a graph which shows the laser reflectivity of each material when it does not have a permeable film. 同じく、透過膜の有無による反射率の波長依存性を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the wavelength dependence of the reflectance by the presence or absence of a permeable film. 同じく、レーザ照射面から10μm深さにおける各照射条件における温度変化を示す図である。Similarly, it is a figure which shows the temperature change in each irradiation condition in 10 micrometers depth from a laser irradiation surface. 同じく、各種金属の反射率の波長依存性を示す図であるSimilarly, it is a figure which shows the wavelength dependence of the reflectance of various metals. レーザアニール対象となる半導体基板の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the semiconductor substrate used as laser annealing object. 従来例におけるレーザアニール時の半導体基板の深さ方向における温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution in the depth direction of the semiconductor substrate at the time of laser annealing in a prior art example. レーザ照射時のGaAsの温度の深さ依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the depth dependence of the temperature of GaAs at the time of laser irradiation. 同じく、深さ位置における温度を示すグラフである。Similarly, it is a graph which shows the temperature in a depth position. 同じく、AuGe(金属電極)とGaAs(半導体基板)界面の温度変化を示すグラフである。Similarly, it is a graph which shows the temperature change of AuGe (metal electrode) and GaAs (semiconductor substrate) interface.

以下に、本発明の製造方法の対象となる半導体基板について図1に基づいて説明する。
図1(a)は、半導体基板1の一面側に金属電極3が形成されたものを示している。本発明の製造方法では、金属電極3側から波長500〜550nmかつ半値幅300ns以上でレーザ10を照射して、半導体基板1と金属電極3とのアロイ化を行う。
図1(b)は、半導体基板1の一面側に金属電極3が形成され、他面側に低融点金属膜4が形成されたものを示している。該半導体基板1では、例えば半導体基板1の一面側に低融点金属膜4を形成した後、半導体基板1の他面側に金属電極3を形成する。この半導体基板1に対し、金属電極3側からレーザ10を照射して、半導体基板1と金属電極3とのアロイ化を行う。なお、半導体基板1の一面側には半導体回路が形成され、その金属配線として低融点金属膜4をパターニングしたものとしても良い。
図1(c)は、半導体基板1の一面側に金属電極3が形成され、他面側に化合物半導体層2が形成されたものを示している。なお、化合物半導体層2の上層側に他の層が形成されているものであってもよい。該半導体基板1では、例えば半導体基板1の一面側に化合物半導体層2を形成した後、半導体基板1の他面側に金属電極3を形成する。この半導体基板1に対し、金属電極3側からレーザ10を照射して、半導体基板1と金属電極3とのアロイ化を行う。
図1(d)は、半導体基板1の一面側に金属電極3が形成され、他面側に化合物半導体層2が形成されたものを示している。該半導体基板1では、例えば半導体基板1の一面側に化合物半導体層2を形成した後、半導体基板1の他面側に金属電極3を形成する。金属電極3はパターニングがなされ、半導体基板1の一部では、金属電極3で覆われておらず露出する。この金属電極3と露出した半導体基板1に亘って、その上層に上記レーザが透過する透過層5を同じ厚みで設ける。該透過層5は、SiO、SiON、Si、TiO 、ZnO、Al、MgO、Y、などによって構成することができる。
この半導体基板1に対し、金属電極3側からレーザ10を照射して、半導体基板1と金属電極3とのアロイ化を行う。
Hereinafter, a semiconductor substrate which is an object of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1A shows a structure in which a metal electrode 3 is formed on one surface side of a semiconductor substrate 1. In the manufacturing method of the present invention, the semiconductor substrate 1 and the metal electrode 3 are alloyed by irradiating the laser 10 with a wavelength of 500 to 550 nm and a half width of 300 ns or more from the metal electrode 3 side.
FIG. 1B shows a structure in which the metal electrode 3 is formed on one surface side of the semiconductor substrate 1 and the low melting point metal film 4 is formed on the other surface side. In the semiconductor substrate 1, for example, after the low melting point metal film 4 is formed on one surface side of the semiconductor substrate 1, the metal electrode 3 is formed on the other surface side of the semiconductor substrate 1. The semiconductor substrate 1 is irradiated with a laser 10 from the metal electrode 3 side, and the semiconductor substrate 1 and the metal electrode 3 are alloyed. A semiconductor circuit may be formed on one surface side of the semiconductor substrate 1 and the low melting point metal film 4 may be patterned as the metal wiring.
FIG. 1C shows a structure in which the metal electrode 3 is formed on one surface side of the semiconductor substrate 1 and the compound semiconductor layer 2 is formed on the other surface side. Note that another layer may be formed on the upper side of the compound semiconductor layer 2. In the semiconductor substrate 1, for example, after forming the compound semiconductor layer 2 on one surface side of the semiconductor substrate 1, the metal electrode 3 is formed on the other surface side of the semiconductor substrate 1. The semiconductor substrate 1 is irradiated with a laser 10 from the metal electrode 3 side, and the semiconductor substrate 1 and the metal electrode 3 are alloyed.
FIG. 1D shows a structure in which the metal electrode 3 is formed on one surface side of the semiconductor substrate 1 and the compound semiconductor layer 2 is formed on the other surface side. In the semiconductor substrate 1, for example, after forming the compound semiconductor layer 2 on one surface side of the semiconductor substrate 1, the metal electrode 3 is formed on the other surface side of the semiconductor substrate 1. The metal electrode 3 is patterned, and a part of the semiconductor substrate 1 is not covered with the metal electrode 3 but exposed. A transmissive layer 5 through which the laser passes is provided with the same thickness over the metal electrode 3 and the exposed semiconductor substrate 1. The transmission layer 5 can be composed of SiO 2 , SiON, Si 3 N 4 , TiO 2 , ZnO 2 , Al 2 O 3 , MgO, Y 2 O 3 , or the like.
The semiconductor substrate 1 is irradiated with a laser 10 from the metal electrode 3 side, and the semiconductor substrate 1 and the metal electrode 3 are alloyed.

上記各半導体基板1では、金属電極3側からのレーザ10の照射において、半導体基板1を過度に加熱することなく金属電極3および半導体基板1が適度に加熱され、金属電極3と半導体基板1とのアロイ化が効果的になされる。また、金属電極3の他面側に低融点金属膜や化合物半導体層を有するものでは、これらの昇温を抑えて上記アロイ化を行うことができる。
また、金属電極がパターニングされている際に、透過層を設けることで、金属電極側の反射率がより大きく低下して、半導体基板1側が優先的に加熱されるのを防止することができる。
In each of the semiconductor substrates 1, in the irradiation of the laser 10 from the metal electrode 3 side, the metal electrode 3 and the semiconductor substrate 1 are appropriately heated without excessively heating the semiconductor substrate 1, and the metal electrode 3, the semiconductor substrate 1, Is effectively made into an alloy. Moreover, in what has a low melting-point metal film and a compound semiconductor layer in the other surface side of the metal electrode 3, the said alloying can be performed suppressing these temperature rising.
Further, when the metal electrode is patterned, by providing the transmission layer, the reflectance on the metal electrode side can be further reduced, and the semiconductor substrate 1 side can be prevented from being preferentially heated.

次に、上記半導体基板に対し、レーザアニール処理を行う装置について説明する。
図2(a)は、パルス発振レーザ光源101を有するレーザアニール装置100の概略を示す図である。
レーザアニール装置100は、波長500〜550nmかつ半値幅300ns以上のパルス発振レーザを出力する固体レーザのパルス発振レーザ光源101を備えている。該パルス発振レーザ光源101の出力先には、パルス発振レーザのレーザ強度を調整するアッテネータ103が備えられており、該アッテネータ103で所望のレーザ強度に調整されたパルス発振レーザの透過先には、該パルス発振レーザ102をラインビーム105に整形する整形光学系104が設けられており、該整形光学系104の出射先に、試料台106が位置する。
試料台106は、ステージ110に設置されており、該ステージ110は、水平方向において二次元的に移動が可能になっており、該移動はCPUなどにより構成される制御装置115によって制御されている。
また、上記レーザアニール装置100では、搬送ロボット111およびカセット112に備えており、カセット112には半導体基板107が収容されている。半導体基板107には、図示しないレーザの入射面に金属電極が設けられている。さらに図示しないレーザ入射面の裏側には、化合物半導体層または低融点の金属電極を設けてある場合もある。
Next, an apparatus for performing a laser annealing process on the semiconductor substrate will be described.
FIG. 2A is a diagram schematically showing a laser annealing apparatus 100 having a pulsed laser light source 101.
The laser annealing apparatus 100 includes a pulsed laser light source 101 of a solid-state laser that outputs a pulsed laser having a wavelength of 500 to 550 nm and a half width of 300 ns or more. The output destination of the pulsed laser light source 101 is provided with an attenuator 103 for adjusting the laser intensity of the pulsed laser, and the transmission destination of the pulsed laser adjusted to the desired laser intensity by the attenuator 103 is A shaping optical system 104 for shaping the pulsed laser 102 into a line beam 105 is provided, and a sample stage 106 is located at the emission destination of the shaping optical system 104.
The sample stage 106 is installed on a stage 110. The stage 110 can be moved two-dimensionally in the horizontal direction, and the movement is controlled by a control device 115 including a CPU. .
In the laser annealing apparatus 100, the transfer robot 111 and the cassette 112 are provided. The cassette 112 accommodates the semiconductor substrate 107. The semiconductor substrate 107 is provided with a metal electrode on a laser incident surface (not shown). Further, a compound semiconductor layer or a metal electrode having a low melting point may be provided on the back side of a laser incident surface (not shown).

次に、上記レーザアニール装置100の動作について説明する。
カセット112に収容された半導体基板107を搬送ロボット111によって取り出し、試料台106上に載置する。
パルス発振レーザ光源101からは波長515nm、パルス幅300ns以上、発振周波数10kHzのパルス発振レーザ102が発振される。該パルス発振レーザ102は、アッテネータ103を透過して所望のレーザ強度に調整され、整形光学系104において長軸×短軸=2mm×40μmのラインビーム105に整形される。該ラインビーム105は、図2(b)に示すように、試料台106に設置した半導体基板107に金属電極側から照射される。
Next, the operation of the laser annealing apparatus 100 will be described.
The semiconductor substrate 107 accommodated in the cassette 112 is taken out by the transfer robot 111 and placed on the sample stage 106.
The pulsed laser light source 101 oscillates a pulsed laser 102 having a wavelength of 515 nm, a pulse width of 300 ns or more, and an oscillation frequency of 10 kHz. The pulsed laser 102 passes through the attenuator 103 and is adjusted to a desired laser intensity, and is shaped into a line beam 105 of long axis × short axis = 2 mm × 40 μm in the shaping optical system 104. As shown in FIG. 2B, the line beam 105 irradiates the semiconductor substrate 107 placed on the sample stage 106 from the metal electrode side.

試料台106が設置されているステージ110は、レーザ照射時に、ラインビームの短軸108方向と長軸109方向に、送り速度は80mm/秒の等速で移動する。この際の移動は、制御装置115によって制御されており、基板1箇所に5回ラインビームが照射されるものとする。走査方向での照射を完了した後、次に、長軸方向にステージ110を2mm移動させ、再び80mm/秒の送り速度でラインビームをスキャンすることで、基板全面にパルス状レーザを照射し、金属電極と半導体基板に対するアロイを、基板全面に均一に行うことができる。   The stage 110 on which the sample stage 106 is installed moves at a constant feed rate of 80 mm / second in the direction of the minor axis 108 and the major axis 109 of the line beam during laser irradiation. The movement at this time is controlled by the control device 115, and the substrate is assumed to be irradiated with the line beam five times. After completing the irradiation in the scanning direction, next, the stage 110 is moved 2 mm in the long axis direction, and the line beam is scanned again at a feed rate of 80 mm / second, thereby irradiating the entire surface of the substrate with a pulsed laser, Alloying the metal electrode and the semiconductor substrate can be performed uniformly over the entire surface of the substrate.

次に、他の実施形態のレーザアニール装置について説明する。
図3(a)は、連続発振レーザ光源201を有するレーザアニール装置200の概略を示す図である。
レーザアニール装置200は、波長500〜550nmの連続発振レーザを出力する連続発振レーザ光源201を備えている。該連続発振レーザ光源201の出力先には、連続発振レーザのレーザ強度を調整するアッテネータ203が備えられている。レーザ強度を調整するアッテネータ203は、連続発振レーザ光源201で出力制御する場合は省略できる。
Next, a laser annealing apparatus according to another embodiment will be described.
FIG. 3A is a diagram showing an outline of a laser annealing apparatus 200 having a continuous wave laser light source 201.
The laser annealing apparatus 200 includes a continuous wave laser light source 201 that outputs a continuous wave laser having a wavelength of 500 to 550 nm. The output destination of the continuous wave laser light source 201 is provided with an attenuator 203 that adjusts the laser intensity of the continuous wave laser. The attenuator 203 for adjusting the laser intensity can be omitted when the output is controlled by the continuous wave laser light source 201.

該アッテネータ203で所望のレーザ強度に調整され、または連続発振レーザ光源201で出力制御された連続発振レーザの透過先には、多角面体からなるポリゴンミラー204およびfθレンズ213が配置されている。該fθレンズ213の透過先に、試料台206が位置する。
試料台206は、ステージ210に設置されており、該ステージ210は、水平方向において二次元的に移動が可能になっており、該移動はCPUなどにより構成される制御装置215によって制御されている。制御装置215は、上記ポリゴンミラー204の回転も制御する。
また、上記レーザアニール装置200では、搬送ロボット211およびカセット212に備えており、カセット212に半導体基板207が収容されている。半導体基板207には、図示しないレーザの入射面に金属電極が設けられている。さらに図示しないレーザ入射面の裏側には、化合物半導体層または低融点の金属電極を設けてある場合もある。
A polygon mirror 204 and an fθ lens 213 made of a polyhedron are arranged at the transmission destination of the continuous wave laser that is adjusted to a desired laser intensity by the attenuator 203 or whose output is controlled by the continuous wave laser light source 201. A sample stage 206 is located at the transmission destination of the fθ lens 213.
The sample stage 206 is installed on a stage 210. The stage 210 can be moved two-dimensionally in the horizontal direction, and the movement is controlled by a control device 215 including a CPU. . The control device 215 also controls the rotation of the polygon mirror 204.
Further, the laser annealing apparatus 200 is provided in the transfer robot 211 and the cassette 212, and the semiconductor substrate 207 is accommodated in the cassette 212. The semiconductor substrate 207 is provided with a metal electrode on a laser incident surface (not shown). Further, a compound semiconductor layer or a metal electrode having a low melting point may be provided on the back side of a laser incident surface (not shown).

次に、上記レーザアニール装置200の動作について説明する。
カセット212に収容された半導体基板207を搬送ロボット211によって取り出し、試料台206上に載置する。
連続発振レーザ光源201からは波長532nmの固体レーザの連続発振レーザ202が出力される。該連続発振レーザ202は、アッテネータ203を透過して所望のレーザ強度に調整され、ポリゴンミラー204において反射後のビーム角度を変調させ、その後fθレンズ213を通って例えば円形のスポットビーム205に集光し、これを図3(b)に示すように、試料台206に設置した半導体基板207へ照射する。
Next, the operation of the laser annealing apparatus 200 will be described.
The semiconductor substrate 207 accommodated in the cassette 212 is taken out by the transfer robot 211 and placed on the sample stage 206.
The continuous wave laser light source 201 outputs a continuous wave laser 202 of a solid state laser having a wavelength of 532 nm. The continuous wave laser 202 passes through the attenuator 203 and is adjusted to a desired laser intensity, modulates the beam angle after reflection by the polygon mirror 204, and then condenses, for example, a circular spot beam 205 through the fθ lens 213. Then, as shown in FIG. 3B, the semiconductor substrate 207 placed on the sample stage 206 is irradiated.

スポットビーム205は、図4に示すように、ポリゴンミラー204の回転によってスキャン方向209に偏向される。ビームのスキャン速度は、基板上の照射地点にとって、連続して照射される時間が300ns以上になるように、ポリゴンミラー204の大きさと回転速度とビーム直径によって制御する。試料台206はこのビームのスキャン方向209と、さらにこの方向とほぼ直行する移動方向208に移動するステージ210に設置され、スポットビーム205のスキャンと同時に、試料台206はスキャン方向209とはほぼ垂直となる方向208にステージが移動する。このポリゴンミラー204によるスキャン幅は10mmとし、試料台210の送り速度は、基板1箇所に5回スポットビームがスキャンされるように、次のスキャン位置をビーム半値幅の1/5幅だけずれるような速度で移動させながら照射する。スキャン幅が半導体基板207の幅に足りない場合は、スポットビーム205のスキャン方向209にスキャン幅の長さでステージ210を移動させ、再びポリゴンミラー204によるスキャン方向209へのスキャンと、ステージ210に移動による全面照射を行う。
次に、スキャン方向に5mm移動して、スポットビームをスキャンすることで、基板全面のスキャンを行い、半導体基板の照射面の金属膜または電極の基板に対するアロイを、基板全面に均一に行う。
As shown in FIG. 4, the spot beam 205 is deflected in the scanning direction 209 by the rotation of the polygon mirror 204. The beam scanning speed is controlled by the size, rotation speed, and beam diameter of the polygon mirror 204 so that the continuous irradiation time is 300 ns or more for the irradiation point on the substrate. The sample stage 206 is installed on a stage 210 that moves in the scanning direction 209 of this beam and in a moving direction 208 that is substantially perpendicular to this direction. The stage moves in the direction 208. The scan width by the polygon mirror 204 is 10 mm, and the feed rate of the sample stage 210 is such that the next scan position is shifted by 1/5 of the half width of the beam so that the spot beam is scanned five times at one place on the substrate. Irradiate while moving at a high speed. If the scan width is less than the width of the semiconductor substrate 207, the stage 210 is moved by the length of the scan width in the scan direction 209 of the spot beam 205, and the scan in the scan direction 209 by the polygon mirror 204 is performed again. Irradiate the entire surface by moving.
Next, the entire surface of the substrate is scanned by moving 5 mm in the scanning direction and scanning the spot beam, and the metal film on the irradiation surface of the semiconductor substrate or the alloy of the electrode on the substrate is uniformly performed on the entire surface of the substrate.

次に、連続発振レーザ光源を備える本発明における別のレーザアニール装置の構成について説明する。
図5(a)は、連続発振レーザ光源301を有するレーザアニール装置300の概略を示す図である。
レーザアニール装置300は、波長500〜550nmの連続発振レーザを出力する連続発振レーザ光源301を備えている。該連続発振レーザ光源301の出力先には、連続発振レーザのレーザ強度を調整するアッテネータ303が備えられている。レーザ強度を調整するアッテネータ303は、連続発振レーザ光源301で出力制御する場合は省略できる。
Next, the configuration of another laser annealing apparatus according to the present invention including a continuous wave laser light source will be described.
FIG. 5A is a diagram showing an outline of a laser annealing apparatus 300 having a continuous wave laser light source 301.
The laser annealing apparatus 300 includes a continuous wave laser light source 301 that outputs a continuous wave laser having a wavelength of 500 to 550 nm. The output destination of the continuous wave laser light source 301 is provided with an attenuator 303 for adjusting the laser intensity of the continuous wave laser. The attenuator 303 for adjusting the laser intensity can be omitted when the output is controlled by the continuous wave laser light source 301.

該アッテネータ303で所望のレーザ強度に調整され、または連続発振レーザ光源301で出力制御された連続発振レーザ302の透過先には、該連続発振レーザ302を例えば円形のスポットビーム305に集光する光学系304が配置されている。該光学系304の出射先に、回転試料台306が位置する。
回転試料台306は、該回転試料台306を回転させる回転機構が備えられた台313に設置されており、該台313は水平方向において一次元的に移動が可能になったステージ310上に設置されている。上記回転試料台306の回転およびステージ310の移動はCPUなどにより構成される制御装置315によって制御されている。
また、上記レーザアニール装置300では、搬送ロボット311およびカセット312に備えており、カセット312に半導体基板307が収容されている。半導体基板307には、図示しないレーザの入射面に金属電極が設けられている。さらに図示しないレーザ入射面の裏側には、化合物半導体層または低融点の金属電極を設けてある場合もある。
An optical that focuses the continuous wave laser 302 into, for example, a circular spot beam 305 at the transmission destination of the continuous wave laser 302 that is adjusted to a desired laser intensity by the attenuator 303 or whose output is controlled by the continuous wave laser light source 301. A system 304 is arranged. A rotating sample stage 306 is located at the emission destination of the optical system 304.
The rotating sample table 306 is installed on a table 313 provided with a rotating mechanism for rotating the rotating sample table 306, and the table 313 is installed on a stage 310 that can be moved one-dimensionally in the horizontal direction. Has been. The rotation of the rotating sample stage 306 and the movement of the stage 310 are controlled by a control device 315 configured by a CPU or the like.
The laser annealing apparatus 300 is provided in the transfer robot 311 and the cassette 312, and the semiconductor substrate 307 is accommodated in the cassette 312. The semiconductor substrate 307 is provided with a metal electrode on a laser incident surface (not shown). Further, a compound semiconductor layer or a metal electrode having a low melting point may be provided on the back side of a laser incident surface (not shown).

次に、上記レーザアニール装置300の動作について説明する。
カセット312に収容された半導体基板307を搬送ロボット311によって取り出し、回転試料台306の円周上に複数載置する。
連続発振レーザ光源301からは波長532nmの固体レーザの連続発振レーザ302が出力される。該連続発振レーザ302は、アッテネータ303を透過して所望のレーザ強度に調整され、光学系304において30μm径のスポットビーム305に集光され、これを図5(b)に示すように、回転試料台306に設置した半導体基板307へ照射する。
Next, the operation of the laser annealing apparatus 300 will be described.
The semiconductor substrate 307 accommodated in the cassette 312 is taken out by the transfer robot 311, and a plurality of semiconductor substrates 307 are placed on the circumference of the rotating sample stage 306.
The continuous wave laser light source 301 outputs a continuous wave laser 302 of a solid state laser having a wavelength of 532 nm. The continuous wave laser 302 passes through the attenuator 303 and is adjusted to have a desired laser intensity, and is condensed into a spot beam 305 having a diameter of 30 μm in the optical system 304. As shown in FIG. Irradiation is performed on the semiconductor substrate 307 installed on the table 306.

スポットビーム305は、回転試料台306の回転によって半導体基板307上では回転方向309へスキャンされる。このとき、基板上の照射地点にとって、連続して照射される時間が300ns以上になるように、回転試料台306の回転速度、ビームサイズ、回転半径によって制御する。回転試料台306の回転速度は、回転機構が備えられ、制御装置315により制御される台313によって調整される。この台313が図示した方向308にステージ310で移動することで、全面照射が行われる。   The spot beam 305 is scanned in the rotation direction 309 on the semiconductor substrate 307 by the rotation of the rotating sample stage 306. At this time, the irradiation point on the substrate is controlled by the rotation speed, beam size, and rotation radius of the rotating sample stage 306 so that the continuous irradiation time is 300 ns or longer. The rotation speed of the rotating sample stage 306 is adjusted by a stage 313 that is provided with a rotation mechanism and is controlled by a control device 315. The entire surface is irradiated by moving the stage 313 on the stage 310 in the direction 308 shown in the figure.

以下、本発明の実施例を説明する。
実施例における基板の構造は、図1(c)における構造と同じものとした。すなわち、100μm厚のGaAs基板の裏面に700nmのAu電極を形成したもので、裏面の化合物半導体への影響を見るにはこの基板で十分である。
Examples of the present invention will be described below.
The structure of the substrate in the example was the same as the structure in FIG. That is, an Au electrode of 700 nm is formed on the back surface of a GaAs substrate having a thickness of 100 μm, and this substrate is sufficient to see the influence on the compound semiconductor on the back surface.

本発明では、上記のように波長500〜550nmの光を照射する。その理由としては、ひとつは金属の光反射率が低い波長帯であることが挙げられる。吸収係数の大きい金属にとっては、このように光進入長より十分に厚い膜では光の透過成分は存在しないため、反射以外の成分はすべて吸収されることとなる。従って、効率よく金属を加熱するには光反射率が低くなることが重要である。Auの光反射率の波長依存性を図6に示す。図から、波長550nm以下で反射率が急激に減少していることが分かる。このことから、波長550nm以下では金属の光吸収が良くなり、レーザ光のエネルギーが効率的に金属に与えられることが分かる。   In the present invention, light having a wavelength of 500 to 550 nm is irradiated as described above. One reason for this is that the metal has a wavelength band with low light reflectance. For a metal having a large absorption coefficient, since a light transmission component does not exist in a film sufficiently thicker than the light penetration length, all components other than reflection are absorbed. Therefore, it is important for the light reflectance to be low in order to heat the metal efficiently. FIG. 6 shows the wavelength dependence of the light reflectance of Au. From the figure, it can be seen that the reflectance rapidly decreases at a wavelength of 550 nm or less. From this, it is understood that the light absorption of the metal is improved at a wavelength of 550 nm or less, and the energy of the laser beam is efficiently given to the metal.

また、本発明で波長500〜550nmの光を照射するもう一つの理由としては、半導体基板の吸収係数が大きすぎないことである。GaAsの光吸収係数の波長依存性を図7に示す。波長500nm未満では吸収係数が急激に上昇して、基板表面が過熱されやすくなることが推察される。   In addition, another reason for irradiating light with a wavelength of 500 to 550 nm in the present invention is that the absorption coefficient of the semiconductor substrate is not too large. FIG. 7 shows the wavelength dependence of the light absorption coefficient of GaAs. If the wavelength is less than 500 nm, it is presumed that the absorption coefficient increases rapidly and the substrate surface is easily overheated.

また、入射する光の強度が1/eになる深さを示す光の進入深さの波長依存性を図8に示す。図から、波長500nm以上では進入深さが50〜100nm程度以上となることが分かり、レーザ光の吸収がある程度緩やかになり、過熱されにくくなることが分かる。   Further, FIG. 8 shows the wavelength dependence of the light penetration depth indicating the depth at which the intensity of incident light becomes 1 / e. From the figure, it can be seen that the penetration depth is about 50 to 100 nm or more when the wavelength is 500 nm or more, and that the absorption of the laser light becomes moderate to some extent and is not easily overheated.

それでは、以下に波長515nmでパルス幅300nsのレーザ光を照射した場合の結果を参考に本発明の実施例を説明する。本試験ではエネルギー密度580mJ/cmで照射を行った。上記の条件でAu/GaAsを照射した後、300ns後の深さ方向の温度分布を図9に示す。図から、Au/GaAs界面付近のAu裏面およびGaAs表面から100nm位置の温度は400℃を超え、アロイが進行する温度に到達していることが分かる。また、このときのAu/GaAs界面温度の時間変化を図10に示す。 The embodiment of the present invention will now be described with reference to the results obtained when laser light having a wavelength of 515 nm and a pulse width of 300 ns is irradiated. In this test, irradiation was performed at an energy density of 580 mJ / cm 2 . FIG. 9 shows the temperature distribution in the depth direction after 300 ns after irradiation with Au / GaAs under the above conditions. From the figure, it can be seen that the temperature at the position of 100 nm from the Au back surface and the GaAs surface near the Au / GaAs interface exceeds 400 ° C. and reaches the temperature at which the alloy proceeds. Further, FIG. 10 shows the time change of the Au / GaAs interface temperature at this time.

図から、47nsの長時間にわたって、界面が400℃以上になっていたことが分かり、GaAs表面から100nm位置では400℃を超える時間は8nsとなり、化合物の形成にとって、長い時間最適な温度にあることで、良質の化合物が形成され、接触抵抗を低くすることができた。
次に、上記と同様の照射条件でGaAs基板を照射した後、300ns後の深さ方向の温度分布を図11に示す。図から、GaAs基板の表面温度は最高1236℃であり、融点の1240℃以下に抑えられていることが分かり、その温度はXeClエキシマレーザの波長308nm、パルス幅30ns、エネルギー密度200mJ/cmで照射したときよりも低く、GaAsの蒸発やダメージを抑制できることが分かる。
From the figure, it can be seen that the interface was 400 ° C. or higher over a long period of 47 ns, and the time exceeding 400 ° C. was 8 ns at the 100 nm position from the GaAs surface, and it was at the optimum temperature for a long time for compound formation. Thus, a good quality compound was formed and the contact resistance could be lowered.
Next, FIG. 11 shows the temperature distribution in the depth direction after 300 ns after irradiation of the GaAs substrate under the same irradiation conditions as described above. From the figure, the surface temperature of the GaAs substrate is the highest 1236 ° C., seen to be kept below 1240 ° C. the melting point, wavelength 308nm of the temperature XeCl excimer laser, pulse width 30 ns, the energy density of 200 mJ / cm 2 It can be seen that the evaporation and damage of GaAs can be suppressed lower than when irradiated.

さらに、以下に波長515nmでパルス幅1000nsのレーザ光を照射した場合の結果を参考に本発明の実施例を説明する。本試験ではエネルギー密度890mJ/cmで照射を行った。上記の条件でAu/GaAsを照射した後、1000ns後の深さ方向の温度分布を図12に示す。図から、Au/GaAs界面付近のAu裏面およびGaAs表面から100nm位置の温度は400℃を超え、アロイが進行する温度に到達していることが分かる。 Further, examples of the present invention will be described below with reference to results obtained when laser light having a wavelength of 515 nm and a pulse width of 1000 ns is irradiated. In this test, irradiation was performed with an energy density of 890 mJ / cm 2 . FIG. 12 shows the temperature distribution in the depth direction after 1000 ns after irradiation with Au / GaAs under the above conditions. From the figure, it can be seen that the temperature at the position of 100 nm from the Au back surface and the GaAs surface near the Au / GaAs interface exceeds 400 ° C. and reaches the temperature at which the alloy proceeds.

また、このときのAu/GaAs界面温度の時間変化を図13に示す。図から、72nsの長時間にわたって、界面が400℃以上になっていたことが分かり、GaAs表面から100nm位置では400℃を超える時間は14nsとなり、化合物の形成にとって、長い時間最適な温度にあることで、高品質の化合物が形成され、接触抵抗をさらに低くすることができた。次に、上記と同様の照射条件でGaAs基板を照射した後、1000ns後の深さ方向の温度分布を図14に示す。
図から、GaAs基板の表面温度は1050℃程度に抑制されていることが分かり、その温度はXeClエキシマレーザの波長308nm、パルス幅30ns、エネルギー密度200mJ/cmで照射したときよりも低く、さらに波長515nm、パルス幅300ns、エネルギー密度580mJ/cmで照射したときよりも低く、GaAsの蒸発やダメージを大幅に抑制できることが分かる。
Further, FIG. 13 shows the time change of the Au / GaAs interface temperature at this time. From the figure, it can be seen that the interface was 400 ° C. or higher over a long period of 72 ns, and the time exceeding 400 ° C. at the position of 100 nm from the GaAs surface was 14 ns, and it was at the optimum temperature for a long time for compound formation. Thus, a high-quality compound was formed, and the contact resistance could be further reduced. Next, FIG. 14 shows the temperature distribution in the depth direction after 1000 ns after irradiating the GaAs substrate under the same irradiation conditions as described above.
From the figure, it can be seen that the surface temperature of the GaAs substrate is suppressed to about 1050 ° C., and the temperature is lower than that when the XeCl excimer laser is irradiated at a wavelength of 308 nm, a pulse width of 30 ns, and an energy density of 200 mJ / cm 2. It can be seen that the evaporation and damage of GaAs can be greatly suppressed compared to the case of irradiation at a wavelength of 515 nm, a pulse width of 300 ns, and an energy density of 580 mJ / cm 2 .

このように、1000nsのパルス幅では、GaAs表面のダメージを大幅に低減できるので、890mJ/cm以上のエネルギー密度で照射することで、界面付近をアロイ化が進行する温度にさらに長時間保つことができる。
例として、エネルギー密度1000mJ/cm、パルス幅1000nsで照射を行った時の状態を図15に示す。図16から界面温度が400℃以上となった時間は330nsであり、GaAs表面から100nm位置では400℃を超える時間は数274nsとなり、同条件で照射したGaAs基板表面の最高温度は図17から1186℃程度であり、GaAs基板表面の温度上昇を抑制しつつ、アロイに適した温度をさらに長時間保ちながらアロイを行うことができた。このように、照射時間1000nsでは本発明の効果がさらに発揮されることが理解できる。
Thus, with a pulse width of 1000 ns, damage to the GaAs surface can be greatly reduced, so that irradiation with an energy density of 890 mJ / cm 2 or more can keep the vicinity of the interface at a temperature at which alloying proceeds for a longer time. Can do.
As an example, FIG. 15 shows a state when irradiation is performed with an energy density of 1000 mJ / cm 2 and a pulse width of 1000 ns. From FIG. 16, the time when the interface temperature is 400 ° C. or higher is 330 ns, and the time exceeding 400 ° C. is several 274 ns at the position of 100 nm from the GaAs surface. The maximum temperature of the GaAs substrate surface irradiated under the same conditions is from FIG. The temperature was about 0 ° C., and the alloying could be performed while maintaining the temperature suitable for the alloy for a longer time while suppressing the temperature rise on the surface of the GaAs substrate. Thus, it can be understood that the effect of the present invention is further exhibited when the irradiation time is 1000 ns.

また、図18に連続光の照射直後のAu電極の表面と裏面の温度差および電極裏面とGaAsGaAs表面から100nm位置の温度差の、照射時間依存性を示す。図からわかるように、XeClエキシマレーザに比較して、本発明の実施条件では電極や界面の温度差が著しく低減していることを示しており、電極や界面に働く熱応力を小さくできた結果、電極の剥離や亀裂の発生を防ぐことができた。   FIG. 18 shows the irradiation time dependence of the temperature difference between the front and back surfaces of the Au electrode immediately after continuous light irradiation and the temperature difference at a position of 100 nm from the back surface and the GaAsGaAs surface. As can be seen from the figure, compared to the XeCl excimer laser, the implementation conditions of the present invention show that the temperature difference between the electrodes and the interface is remarkably reduced, and the thermal stress acting on the electrodes and the interface can be reduced. It was possible to prevent electrode peeling and cracking.

さらに、本発明の実施例を説明する。ここでは、SiO/Au/GaAs基板と、SiO/GaAs基板を用意する。Au膜厚は変わらず700nmで、本発明の透過膜に相当するSiO膜厚は下記に説明する40nmまたは220nmとする。
図19に、Au/GaAsおよびGaAs基板にSiO膜を任意の厚みで成膜した際の、波長515nmに対する反射率のSiO膜厚依存性を示す。図から、どちらも特定の厚みでは反射率が周期的に低下し、その低下する膜厚が、それぞれ異なっていることが分かる。
Further, examples of the present invention will be described. Here, a SiO 2 / Au / GaAs substrate and a SiO 2 / GaAs substrate are prepared. The Au film thickness remains unchanged at 700 nm, and the SiO 2 film thickness corresponding to the permeable film of the present invention is 40 nm or 220 nm as described below.
FIG. 19 shows the dependency of the reflectance on the SiO 2 film thickness with respect to the wavelength of 515 nm when the SiO 2 film is formed on the Au / GaAs and GaAs substrates with an arbitrary thickness. From the figures, it can be seen that the reflectance periodically decreases at a specific thickness, and the decreasing film thicknesses are different from each other.

図20には、SiO膜が形成されていない場合の(入射光率−反射率)=吸収率を100%として、各SiO厚みの際にどれだけ吸収率が変化するかを示す。この数値は、その膜厚のSiOがあるときに、Au/GaAsの比較数値が150%である場合、同じエネルギー密度を照射しても、実質的にAu/GaAsに150%のエネルギーが吸収されることを示している。もし、SiO/Au/GaAsの利得分が、SiO/GaAsの利得分よりも大きい場合、Au/GaAs界面を400℃にできるエネルギー密度でSiO/GaAsを照射した場合、SiO膜なしのときよりも、もっと低温に抑えることができることは自明である。 FIG. 20 shows how much the absorptance changes with each SiO 2 thickness, assuming that (incident light rate−reflectance) = absorptivity when the SiO 2 film is not formed = 100%. This figure shows that when there is SiO 2 of that thickness and the comparative numerical value of Au / GaAs is 150%, even if the same energy density is irradiated, 150% of energy is substantially absorbed by Au / GaAs. It is shown that. If the gain amount of the SiO 2 / Au / GaAs is larger than the gain amount of the SiO 2 / GaAs, when irradiated with SiO 2 / GaAs at an energy density capable of Au / GaAs interface 400 ° C., SiO 2 film without It is obvious that the temperature can be kept lower than in the case of.

図20に示す、(SiO/Au/GaAs)/(SiO/GaAs)の倍率の高い、40nmまたは220nmなどの膜厚でSiOを成膜した場合は、このような条件で波長515nmの吸収が起こることとなり、よりGaAs表面の温度を低温に保ったまま、Au/GaAs界面をアロイ可能な温度に到達させることができる。
このことを、前記実施例で説明を行う。前記のパルス幅1000ns、890mJ/cmで照射を行った際の反射率は、それぞれAuで65.6%、GaAsで40.3%である。このとき、吸収されるエネルギー密度は、それぞれAuで約306mJ/cm、GaAsで約531mJ/cmである。
ここで、40nmまたは220nmのSiO膜を表面に形成することで、反射率はそれぞれAuで48%、GaAsで32%に低下する。従って、SiO膜なしの場合の890mJ/cm照射と同様に、Au/GaAs界面が400℃を超えて同じアロイ効果を得るには、エネルギー密度589mJ/cmで照射すればよい。しかもこのときGaAs基板に吸収されるエネルギー密度は、401mJ/cmとなり、GaAs基板表面の最高温度を大幅に低下させることが出来る。
図21は、本実施例におけるAu/GaAsとSiO/Au/GaAsの反射率の波長依存性である。図からわかるように、SiO膜の効果で反射率が低下していることが分かる。また、Auの反射率を低下させるため、Auに入射するエネルギーを節約でき、プロセスに必要なエネルギー密度が低下することから、同じ出力のレーザ発振器を用いた場合、ビームの面積を大きくすることができるため、スループットも向上することとなる。
When SiO 2 is formed with a film thickness of 40 nm or 220 nm, etc., with a high magnification of (SiO 2 / Au / GaAs) / (SiO 2 / GaAs) shown in FIG. Absorption occurs, and the Au / GaAs interface can reach a temperature at which the alloy can be alloyed while keeping the temperature of the GaAs surface lower.
This will be described in the above embodiment. The reflectances when irradiated with the pulse width of 1000 ns and 890 mJ / cm 2 are 65.6% for Au and 40.3% for GaAs, respectively. At this time, the energy density absorbed is about 531mJ / cm 2 at about 306mJ / cm 2, GaAs with Au, respectively.
Here, when a 40 nm or 220 nm SiO 2 film is formed on the surface, the reflectance decreases to 48% for Au and 32% for GaAs, respectively. Therefore, as in the case of 890 mJ / cm 2 irradiation without the SiO 2 film, irradiation with an energy density of 589 mJ / cm 2 is required to obtain the same alloy effect at the Au / GaAs interface exceeding 400 ° C. In addition, the energy density absorbed by the GaAs substrate at this time is 401 mJ / cm 2 , and the maximum temperature of the GaAs substrate surface can be greatly reduced.
FIG. 21 shows the wavelength dependence of the reflectance of Au / GaAs and SiO 2 / Au / GaAs in this example. As can be seen from the figure, the reflectance is reduced due to the effect of the SiO 2 film. In addition, since the reflectance of Au is reduced, energy incident on Au can be saved and the energy density required for the process is lowered. Therefore, when a laser oscillator having the same output is used, the beam area can be increased. As a result, throughput is also improved.

本発明において、裏面の金属電極の厚みは700nmに限らず実施可能であり、効果を有する。金属の膜厚が厚くなる場合は、さらに連続照射時間を長く、エネルギー密度を上昇させることで、金属の表裏の温度差を抑えつつ、電極と半導体基板の界面付近を均一に加熱可能であり、本発明の効果がますます顕著となる。
本発明において、半導体基板の表面に形成する化合物半導体層は、図1、図24に示す構造によらず、さまざまな構成とすることができる。また、半導体基板の表面側に形成する低融点の金属としてはたとえばAl(アルミニウム)などが挙げられるが、これに限るものではない。
In the present invention, the thickness of the metal electrode on the back surface is not limited to 700 nm, and can be implemented and has an effect. When the metal film becomes thicker, it is possible to uniformly heat the vicinity of the interface between the electrode and the semiconductor substrate while suppressing the temperature difference between the front and back of the metal by increasing the energy density by increasing the continuous irradiation time, The effect of the present invention becomes more prominent.
In the present invention, the compound semiconductor layer formed on the surface of the semiconductor substrate can have various structures regardless of the structure shown in FIGS. Further, examples of the low melting point metal formed on the surface side of the semiconductor substrate include Al (aluminum), but are not limited thereto.

さらに、レーザ照射面から10μm深さにおける本発明の説明に挙げた各照射条件における温度変化を図22に示す。図からわかるように、最高温度は100℃以下であり、GaAs基板の厚みを10μm以上とすることで、表面側にある化合物半導体や低融点の金属にダメージを与えることなく、基板の裏面側でレーザ照射による金属と半導体基板のアロイを行うことができることがわかる。
また、半導体基板とアロイを行う金属に関しては、本発明においてはAuおよびCuでは特にその効果があるといえる。各種金属の反射率の波長変化を図23に示す。図から、AuおよびCuは波長550nm以下では反射率が低下し、光の吸収が改善されることが分かる。ここで取り上げていない、Ni、Co、Ti、Pd、Pt、Fe、Cu、Mo、Wなどの金属も、本発明で使用することができ、Si基板との高品質なアロイが可能である。
Furthermore, the temperature change in each irradiation condition mentioned in description of this invention in the 10 micrometer depth from a laser irradiation surface is shown in FIG. As can be seen from the figure, the maximum temperature is 100 ° C. or less, and the thickness of the GaAs substrate is 10 μm or more, so that no damage is caused to the compound semiconductor or the low melting point metal on the front surface side. It can be seen that the metal and semiconductor substrate can be alloyed by laser irradiation.
As for the metal that is alloyed with the semiconductor substrate, it can be said that Au and Cu are particularly effective in the present invention. FIG. 23 shows the wavelength change of the reflectance of various metals. From the figure, it can be seen that the reflectance of Au and Cu decreases at a wavelength of 550 nm or less, and the light absorption is improved. Metals such as Ni, Co, Ti, Pd, Pt, Fe, Cu, Mo, and W, which are not taken up here, can also be used in the present invention, and a high-quality alloy with the Si substrate is possible.

Si基板とのアロイとしては、例えばSi基板のp型Si層上のAl/Ti/Ni/Au電極のAl−Siのアロイ、Ni/Ti/Ni/Au電極のNi−Siのアロイなどが知られており、このような電極のアロイに関しても、波長500−550nmかつ半値幅300ns以上、より好ましくは1000ns以上のパルス状レーザ光の照射によって、高品質なアロイが可能である。また、金属電極がパターニングされている場合でも、本発明によってSi基板の過熱を抑制することが出来る。Si基板のオーミックコンタクト電極基板としては、例えばパワー半導体素子であるIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)として利用することができる。   As an alloy with a Si substrate, for example, an Al—Si alloy of an Al / Ti / Ni / Au electrode on a p-type Si layer of the Si substrate, a Ni—Si alloy of a Ni / Ti / Ni / Au electrode, etc. are known. As for such an electrode alloy, high-quality alloying is possible by irradiation with pulsed laser light having a wavelength of 500 to 550 nm and a half width of 300 ns or more, more preferably 1000 ns or more. Even when the metal electrode is patterned, the present invention can suppress overheating of the Si substrate. The ohmic contact electrode substrate of the Si substrate can be used as, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) that is a power semiconductor element.

また、一例としてGaN基板とのアロイとしては、GaN基板のn型GaN層上のTi/Ni/Au電極のTi−GaNのアロイ、ワイドバンドギャップの半導体基板であるサファイア基板上にエピタキシャル成長したGaN膜付き基板や、Si基板上にエピタキシャル成長したGaN膜付き基板上のAu/Ni電極のAu−GaNのアロイが知られており、同様に300−1000ns以上の長さのパルス状レーザ光照射によって、高品質なアロイが可能である。また、金属電極がパターニングされている場合でも、GaNは波長500−550nmの光を吸収しないため、電極のみ加熱してGaN基板が露出している部分には光が吸収されずに透過することとなる。サファイア基板上GaN膜においても同様に光は透過することとなり、悪影響を及ぼさない。Si基板上GaN膜ではGaN膜を透過しSi基板に吸収されるが、本発明の効果によってGaN膜付きSi基板は悪影響を受けない。GaN基板やGaN膜付き基板のGaNオーミックコンタクト電極基板としては、例えばLED(発光ダイオード)やLD(レーザダイオード)などの発光素子、パワー半導体素子として利用することができる。
本発明によるアロイで製造した半導体基板は、接触抵抗が低く、密着性の良い電極を有する基板であり、高品質な製品として使用できる。
As an example, an alloy with a GaN substrate includes a Ti / GaN alloy of Ti / Ni / Au electrodes on an n-type GaN layer of a GaN substrate, and a GaN film epitaxially grown on a sapphire substrate, which is a wide band gap semiconductor substrate. An Au-GaN alloy of Au / Ni electrodes on a substrate with a substrate or a substrate with a GaN film epitaxially grown on a Si substrate is known. Similarly, by irradiation with pulsed laser light having a length of 300-1000 ns or more, A quality alloy is possible. Also, even when the metal electrode is patterned, GaN does not absorb light having a wavelength of 500 to 550 nm, so that only the electrode is heated and the GaN substrate is exposed to transmit light without being absorbed. Become. Similarly, light is transmitted through the GaN film on the sapphire substrate, and no adverse effect is exerted. The GaN film on the Si substrate passes through the GaN film and is absorbed by the Si substrate, but the Si substrate with the GaN film is not adversely affected by the effect of the present invention. As a GaN ohmic contact electrode substrate of a GaN substrate or a substrate with a GaN film, for example, it can be used as a light emitting element such as an LED (light emitting diode) or LD (laser diode), or a power semiconductor element.
The semiconductor substrate manufactured by the alloy according to the present invention is a substrate having an electrode having low contact resistance and good adhesion, and can be used as a high-quality product.

以上、本発明について、前記実施形態および前期実施例に基づいて説明を行ったが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。   As described above, the present invention has been described based on the embodiment and the previous examples. However, the present invention is not limited to the above description, and appropriate modifications can be made without departing from the present invention. is there.

1 半導体基板
2 化合物半導体層
3 金属電極
4 金属膜
100 レーザアニール装置
101 パルス発振レーザ光源
106 試料台
107 半導体基板
110 ステージ
200 レーザアニール装置
201 連続発振レーザ光源
204 ポリゴンミラー
206 試料台
207 半導体基板
210 ステージ
213 fθレンズ
300 レーザアニール装置
301 連続発振レーザ光源
306 回転試料台
307 半導体基板
310 ステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Compound semiconductor layer 3 Metal electrode 4 Metal film 100 Laser annealing apparatus 101 Pulse oscillation laser light source 106 Sample stage 107 Semiconductor substrate 110 Stage 200 Laser annealing apparatus 201 Continuous oscillation laser light source 204 Polygon mirror 206 Sample stage 207 Semiconductor substrate 210 Stage 213 fθ lens 300 laser annealing apparatus 301 continuous wave laser light source 306 rotating sample stage 307 semiconductor substrate 310 stage

Claims (15)

一面側に金属電極が形成された半導体基板に対し、前記金属電極側から波長500〜550nmのレーザを半値幅300ns以上で照射しつつ相対的に走査して前記基板に対するアロイ処理を行うことを特徴とする半導体基板の製造方法。   A semiconductor substrate having a metal electrode formed on one side thereof is subjected to alloy processing by relatively scanning while irradiating a laser having a wavelength of 500 to 550 nm from the metal electrode side with a half width of 300 ns or more. A method for manufacturing a semiconductor substrate. 前記半導体基板の他面側に金属膜が形成されており、該半導体基板に対し、前記金属電極側から波長500〜550nmのレーザを半値幅300ns以上で照射しつつ相対的に走査して前記基板に対するアロイ処理を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体基板の製造方法。   A metal film is formed on the other surface side of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is relatively scanned while being irradiated with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm from the metal electrode side at a half-value width of 300 ns or more. 2. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein an alloying process is performed on the semiconductor substrate. 前記半導体基板の他面側に化合物半導体層が形成されており、該半導体基板に対し、前記金属電極側から波長500〜550nmのレーザを半値幅300ns以上で照射しつつ相対的に走査して前記基板に対するアロイ処理を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体基板の製造方法。   A compound semiconductor layer is formed on the other surface side of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is relatively scanned while irradiating a laser having a wavelength of 500 to 550 nm from the metal electrode side with a half width of 300 ns or more. 2. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein an alloy process is performed on the substrate. 前記レーザが、半値幅300ns以上のパルス発振レーザまたは、連続発振レーザが同一箇所に対し半値幅300ns以上の時間で照射されるように調整したものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。   4. The laser according to claim 1, wherein the laser is adjusted so that a pulsed laser having a half-width of 300 ns or more or a continuous-wave laser is irradiated to the same portion at a time of a half-width of 300 ns or more. The manufacturing method of the semiconductor substrate in any one. 前記半値幅が1000ns以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the half width is 1000 ns or more. 前記半導体基板がGaAsで形成され、前記金属電極がAuを含む金属で形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of GaAs and the metal electrode is made of a metal containing Au. 前記金属電極がパターニングして前記半導体基板上に形成されており、該半導体基板面が露出した部分と前記金属電極の部分とに一括して前記レーザを照射することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。   The said metal electrode is patterned and formed on the said semiconductor substrate, The said laser is irradiated to the part which the semiconductor substrate surface exposed, and the part of the said metal electrode collectively. 7. A method for producing a semiconductor substrate according to any one of 6 above. 前記金属電極側上に、波長500〜550nmの光が透過する材料を形成しておき、該透過材料上から前記レーザを照射することを特徴とする請求項7記載に半導体基板の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 7, wherein a material that transmits light having a wavelength of 500 to 550 nm is formed on the metal electrode side, and the laser is irradiated from the transmissive material. 前記透過材料は、前記金属電極側の半導体基板面が露出した部分と該金属電極の部分に亘ってそれぞれの上層に形成されていることを特徴とする請求項8記載の半導体基板の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 8, wherein the transmissive material is formed in an upper layer over a portion where the surface of the semiconductor substrate on the metal electrode side is exposed and a portion of the metal electrode. 前記半導体基板上に形成した化合物半導体層によって半導体発光素子を形成することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a semiconductor light emitting element is formed by a compound semiconductor layer formed on the semiconductor substrate. 波長500〜550nmかつ半値幅300ns以上としたレーザを半導体基板に照射してアロイ処理を行うべくパルス発振レーザを出射するパルス発振レーザ光源と、一面側に金属電極が形成されている前記半導体基板を保持し、少なくとも該半導体基板面方向に沿って該半導体基板を移動させることが可能なステージと、前記ステージに保持された前記半導体基板の前記金属電極側に、前記レーザを入射させる光学系と、前記ステージに保持された前記半導体基板を移動させるように前記ステージを制御する制御装置とを有することを特徴とするレーザアニール装置。   A pulse oscillation laser light source that emits a pulse oscillation laser to perform an alloy process by irradiating a semiconductor substrate with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm and a half width of 300 ns or more, and the semiconductor substrate on which a metal electrode is formed on one side A stage capable of holding and moving the semiconductor substrate along at least the semiconductor substrate surface direction, and an optical system for allowing the laser to be incident on the metal electrode side of the semiconductor substrate held on the stage; A laser annealing apparatus, comprising: a control device that controls the stage so as to move the semiconductor substrate held on the stage. 波長500〜550nmのレーザを同一箇所に半値幅300ns以上で半導体基板に照射してアロイ処理を行うべく連続発振レーザを出射する連続発振レーザ光源と、前記連続発振レーザを前記レーザに調整する調整手段と、一面側に金属電極が形成されている前記半導体基板を保持し、少なくとも該半導体基板面方向に沿って該半導体基板を移動させることが可能なステージと、前記ステージに保持された前記半導体基板の前記金属電極側に、前記レーザを入射させる光学系と、前記ステージに保持された前記半導体基板を移動させるように前記ステージを制御する制御装置とを有することを特徴とするレーザアニール装置。   A continuous wave laser light source for emitting a continuous wave laser to irradiate a semiconductor substrate with a laser having a wavelength of 500 to 550 nm at the same location at a half width of 300 ns or more to perform an alloy process, and an adjusting means for adjusting the continuous wave laser to the laser A stage capable of holding the semiconductor substrate having a metal electrode formed on one side thereof and moving the semiconductor substrate along at least the semiconductor substrate surface direction, and the semiconductor substrate held on the stage An laser annealing apparatus, comprising: an optical system that makes the laser incident on the metal electrode side; and a control device that controls the stage so as to move the semiconductor substrate held on the stage. 前記調整手段は、前記制御装置によって回転制御されるポリゴンミラーとfθレンズを備え、該制御装置は、前記半導体基板の一地点に連続して照射される時間が300ns以上になるように前記ポリゴンミラーの回転と前記ステージの移動とを制御することを特徴とする請求項12記載のレーザアニール装置。   The adjusting means includes a polygon mirror and an fθ lens that are rotationally controlled by the control device, and the control device is configured so that the time for continuously irradiating one spot on the semiconductor substrate is 300 ns or longer. The laser annealing apparatus according to claim 12, wherein the rotation and the movement of the stage are controlled. 前記ステージが、円周上に前記半導体基板を1枚以上保持するものであって、該ステージを前記半導体基板の基板面に平行な面内で回転させることが可能な回転機構と、回転する該ステージを前記半導体基板面方向に沿って移動させることが可能な移動機構と、を備え、
前記制御装置は、前記ステージに保持された半導体基板に対して入射するレーザが基板の一地点に連続して照射される時間が300ns以上になるように前記ステージの回転速度および前記ステージの移動を制御することを特徴とする請求項12記載のレーザアニール装置。
The stage holds one or more of the semiconductor substrates on a circumference, and a rotating mechanism capable of rotating the stage in a plane parallel to the substrate surface of the semiconductor substrate, and the rotating A moving mechanism capable of moving the stage along the semiconductor substrate surface direction,
The control device adjusts the rotational speed of the stage and the movement of the stage so that the laser beam incident on the semiconductor substrate held on the stage is continuously irradiated to one point of the substrate for 300 ns or longer. The laser annealing apparatus according to claim 12, wherein the laser annealing apparatus is controlled.
前記制御装置は、前記基板上の一地点あたりの連続照射時間が1000ns以上となるように制御を行うことを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載のレーザアニール装置。   The laser annealing apparatus according to claim 11, wherein the control device performs control so that a continuous irradiation time per point on the substrate becomes 1000 ns or more.
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