JP2012156390A - Laser annealing method and laser annealing apparatus - Google Patents
Laser annealing method and laser annealing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012156390A JP2012156390A JP2011015536A JP2011015536A JP2012156390A JP 2012156390 A JP2012156390 A JP 2012156390A JP 2011015536 A JP2011015536 A JP 2011015536A JP 2011015536 A JP2011015536 A JP 2011015536A JP 2012156390 A JP2012156390 A JP 2012156390A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- sic substrate
- wavelength
- laser beam
- laser annealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ＳｉＣ基板に添加された不純物を活性化させるレーザアニール方法及びレーザアニール装置に関する。 The present invention relates to a laser annealing method and a laser annealing apparatus for activating impurities added to a SiC substrate.
ＳｉＣ基板など、ワイドギャップ半導体のレーザアニールには、バンドギャップよりも高いエネルギをもつ、波長の短いレーザが用いられている。 For laser annealing of a wide gap semiconductor such as a SiC substrate, a short wavelength laser having energy higher than the band gap is used.
アルミニウムイオンを注入した６Ｈ−ＳｉＣ基板に、波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザを用い、パルス幅１μｓ以下、１パルスあたりのエネルギ密度０．２Ｊ／ｃｍ２〜１．５Ｊ／ｃｍ２のレーザパルスを照射してアニールを行う方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いたイオン注入層の活性化方法も公開されている（たとえば、特許文献２参照）。いずれの文献記載のレーザアニール方法においても、ワイドギャップ半導体のバンドギャップ以上のエネルギをもつレーザ光が照射される。 The 6H-SiC substrate injected with aluminum ions, a KrF laser having a wavelength of 248 nm, pulse width 1μs or less, by irradiating the laser pulse energy density 0.2J / cm 2 ~1.5J / cm 2 per pulse A method of performing annealing is disclosed (for example, see Patent Document 1). In addition, a method for activating an ion implantation layer using a XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm is also disclosed (for example, see Patent Document 2). In any of the laser annealing methods described in the documents, laser light having energy equal to or greater than the band gap of the wide gap semiconductor is irradiated.
更に、ＳｉＣショットバリアダイオードの製造方法において、波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌレーザ、波長４８８ｎｍのＡｒイオンレーザを用いて、注入不純物を活性化させる方法が知られている（たとえば、特許文献３参照）。 Further, in a method for manufacturing a SiC shot barrier diode, a method is known in which an implanted impurity is activated using a KrF laser having a wavelength of 248 nm, an XeCl laser having a wavelength of 308 nm, and an Ar ion laser having a wavelength of 488 nm (for example, Patent Documents). 3).
しかしこれらのレーザは、単位出力当たりのコストが高く、その結果、アニールに要するコストが上昇するという問題があった。 However, these lasers have a high cost per unit output, and as a result, there is a problem that the cost required for annealing increases.
安価で高出力のビームが得られる炭酸ガスレーザを用いたレーザアニールも行われている（たとえば、特許文献４参照）。しかしながら、特許文献４記載のレーザアニール方法においては、反射率を低減する反射率調整膜が必要であり、これがコスト増を招く要因となる。 Laser annealing is also performed using a carbon dioxide laser that can provide an inexpensive and high-power beam (see, for example, Patent Document 4). However, in the laser annealing method described in Patent Document 4, a reflectance adjustment film that reduces the reflectance is necessary, which causes a cost increase.
絶縁性基板上に成膜された非晶質ＳｉＣ薄膜や多結晶ＳｉＣ薄膜に、炭酸ガスレーザを照射して結晶化や活性化を行う方法の発明も公知である（たとえば、特許文献５参照）。特許文献５に記載されているのは、表示装置（ディスプレイ）を製造するための半導体膜の製造方法であり、バルクのＳｉＣ基板の活性化についての言及はない。また、使用される炭酸ガスレーザの波長は、１０．６４μｍである。 An invention of a method for crystallization and activation by irradiating a carbon dioxide laser to an amorphous SiC thin film or a polycrystalline SiC thin film formed on an insulating substrate is also known (see, for example, Patent Document 5). Patent Document 5 describes a semiconductor film manufacturing method for manufacturing a display device (display), and there is no mention of activation of a bulk SiC substrate. The wavelength of the carbon dioxide laser used is 10.64 μm.
本発明の目的は、高エネルギ効率でレーザアニールが可能なレーザアニール方法及びレーザアニール装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laser annealing method and a laser annealing apparatus capable of performing laser annealing with high energy efficiency.
本発明の一観点によると、（ａ）不純物が添加されたＳｉＣ基板を準備する工程と、（ｂ）前記ＳｉＣ基板に、炭酸ガスレーザから出射された９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長のレーザビームを照射して、前記ＳｉＣ基板に添加された不純物を活性化させる工程とを有するレーザアニール方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, (a) a step of preparing an SiC substrate to which impurities are added, and (b) any one of a range of 9 μm to 10.3 μm emitted from a carbon dioxide laser on the SiC substrate. And irradiating a laser beam having a wavelength to activate impurities added to the SiC substrate.
また、本発明の他の観点によると、（ａ）表面にメタル膜を形成し、該メタル膜上にシリコン膜を形成したＳｉＣ基板を準備する工程と、（ｂ）前記ＳｉＣ基板に、炭酸ガスレーザから出射された９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長のレーザビームを照射して、前記ＳｉＣ基板の表面にシリサイドを形成することにより、前記ＳｉＣ基板との間でオーミック接合を得る工程とを有するレーザアニール方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, (a) a step of preparing a SiC substrate in which a metal film is formed on the surface and a silicon film is formed on the metal film, and (b) a carbon dioxide laser on the SiC substrate. A step of obtaining an ohmic junction with the SiC substrate by irradiating a laser beam of any wavelength within the range of 9 μm to 10.3 μm emitted from the substrate to form silicide on the surface of the SiC substrate A laser annealing method is provided.
更に、本発明の他の観点によると、９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長のレーザビームを出射可能な炭酸ガスレーザと、ＳｉＣ基板を保持するステージと、前記炭酸ガスレーザを出射したレーザビームを、前記ステージに保持されたＳｉＣ基板に伝搬する伝搬光学系とを有するレーザアニール装置が提供される。 Furthermore, according to another aspect of the present invention, a carbon dioxide laser capable of emitting a laser beam having any wavelength within a range of 9 μm to 10.3 μm, a stage holding an SiC substrate, and a laser emitting the carbon dioxide laser There is provided a laser annealing apparatus having a propagation optical system for propagating a beam to a SiC substrate held on the stage.
本発明によれば、高エネルギ効率でレーザアニールが可能なレーザアニール方法及びレーザアニール装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser annealing method and laser annealing apparatus which can perform laser annealing with high energy efficiency can be provided.
図１は、実施例によるレーザアニール装置を示す概略図である。実施例によるレーザアニール装置は、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ発振器１０、アッテネータ１１、テレスコープ１２、ホモジナイザ１３、折り返しミラー１４、イメージングレンズ１５、ステージ２０、及び制御装置３０を含んで構成される。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a laser annealing apparatus according to an embodiment. The laser annealing apparatus according to the embodiment includes a carbon dioxide (CO 2 ) laser oscillator 10, an attenuator 11, a telescope 12, a homogenizer 13, a folding mirror 14, an imaging lens 15, a stage 20, and a control device 30.
ＣＯ２レーザ発振器１０は、制御装置３０からの制御信号に応じて、９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長、たとえば波長１０．２μｍのレーザビーム４０を出射する。レーザビーム４０は、一例としてパルス幅１００μｓのパルスレーザビームである。 The CO 2 laser oscillator 10 emits a laser beam 40 having a wavelength within a range of 9 μm to 10.3 μm, for example, a wavelength of 10.2 μm, in response to a control signal from the control device 30. As an example, the laser beam 40 is a pulse laser beam having a pulse width of 100 μs.
パルスレーザビーム４０は、入射するレーザビームの光強度を減衰率可変に減衰して出射するアッテネータ１１で光強度を減衰され、テレスコープ１２を通過してホモジナイザ１３に入射する。ホモジナイザ１３は入射するレーザビームを分割し、重ね合わせることにより、加工面（レーザ照射面）におけるパルスレーザビーム４０の形状を、たとえば矩形状に整形するとともに、面内における光強度を均一化する。 The pulse laser beam 40 is attenuated by the attenuator 11 that emits the light intensity of the incident laser beam with a variable attenuation factor, and passes through the telescope 12 and enters the homogenizer 13. The homogenizer 13 divides and superimposes the incident laser beam, thereby shaping the shape of the pulse laser beam 40 on the processing surface (laser irradiation surface) into, for example, a rectangular shape and making the light intensity in the surface uniform.
ホモジナイザ１３を出射したパルスレーザビーム４０は、折り返しミラー１４で反射され、イメージングレンズ１５で集光されて、たとえばＸＹステージであるステージ２０に、２次元方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動可能に保持されたＳｉＣ基板５０に入射する。パルスレーザビーム４０は、ＳｉＣ基板５０上において、たとえば長軸方向（Ｘ軸方向）の長さが３ｍｍ、短軸方向（Ｙ軸方向）の長さが０．２５ｍｍの矩形状の入射領域を形成する。 The pulse laser beam 40 emitted from the homogenizer 13 is reflected by the folding mirror 14, collected by the imaging lens 15, and moved to the stage 20, for example, an XY stage, in a two-dimensional direction (X-axis direction and Y-axis direction). The incident light is incident on the SiC substrate 50 held as possible. The pulse laser beam 40 forms a rectangular incident region on the SiC substrate 50, for example, having a length of 3 mm in the major axis direction (X-axis direction) and a length of 0.25 mm in the minor axis direction (Y-axis direction). To do.
制御装置３０は、ＣＯ２レーザ発振器１０からのレーザビーム４０の出射を制御する。また、ステージ２０の動作を制御することで、ステージ２０に保持されたＳｉＣ基板５０上におけるレーザビーム４０の入射位置を制御する。 The control device 30 controls the emission of the laser beam 40 from the CO 2 laser oscillator 10. Further, by controlling the operation of the stage 20, the incident position of the laser beam 40 on the SiC substrate 50 held on the stage 20 is controlled.
ＳｉＣ基板５０は、４Ｈ−ＳｉＣ基板に、不純物、たとえばＡｌが５００℃でイオン注入された半導体基板である。レーザビームの照射により、注入された不純物を活性化させるレーザアニールが行われる。 The SiC substrate 50 is a semiconductor substrate obtained by ion-implanting impurities such as Al at 500 ° C. into a 4H—SiC substrate. Laser annealing for activating the implanted impurities is performed by laser beam irradiation.
ＳｉＣ基板５０表面における矩形状ビーム入射領域の短軸方向（Ｙ軸方向）にＳｉＣ基板５０を移動させることにより、ビーム入射領域の長軸方向（Ｘ軸方向）の長さを幅とする帯状の領域をアニールすることができる。パルスレーザビーム４０をＳｉＣ基板５０の端部まで照射したところで、ＳｉＣ基板５０を、ビーム入射領域の長軸方向（Ｘ軸方向）にずらす。その後、ＳｉＣ基板５０上のＹ軸方向にビーム入射領域を移動させて、帯状の領域をアニールする処理を繰り返すことにより、ＳｉＣ基板５０の表面全体をアニールすることができる。アニールにおいて、パルスレーザビーム４０は、たとえば８０％の重複率でＳｉＣ基板５０に照射される。 By moving the SiC substrate 50 in the short axis direction (Y-axis direction) of the rectangular beam incident region on the surface of the SiC substrate 50, a band-like shape having the width in the major axis direction (X-axis direction) of the beam incident region is defined as a width. The region can be annealed. When the pulse laser beam 40 is irradiated to the end of the SiC substrate 50, the SiC substrate 50 is shifted in the major axis direction (X-axis direction) of the beam incident region. Thereafter, the entire surface of the SiC substrate 50 can be annealed by moving the beam incident region on the SiC substrate 50 in the Y-axis direction and repeating the process of annealing the band-shaped region. In the annealing, the pulse laser beam 40 is applied to the SiC substrate 50 with an overlap rate of 80%, for example.
アニールに際しては、たとえばアッテネータ１１の減衰率を調整し、Ａｌが注入された層が１８００Ｋ以上の温度に加熱されるように、ＳｉＣ基板５０表面におけるパルスレーザビーム４０のエネルギ密度を調節する。 In annealing, for example, the attenuation rate of the attenuator 11 is adjusted, and the energy density of the pulse laser beam 40 on the surface of the SiC substrate 50 is adjusted so that the layer into which Al is implanted is heated to a temperature of 1800 K or higher.
図２は、波長８μｍ〜１２μｍの垂直入射光の、ＳｉＣに対する侵入長と反射率を示すグラフである。グラフの横軸は、光の波長を単位「μｍ」で表し、縦軸は、侵入長及び反射率を、それぞれ単位「μｍ」、「％」で表す。黒三角を結んだ曲線で、光の波長と侵入長との関係を示し、黒四角を結んだ曲線で、光の波長と反射率との関係を示す。なお、本グラフは、本願発明者が、Edward D. Palik 編集の“Handbook of Optical Constants of Solids”に記載された光学定数をもとに作成したものである。 FIG. 2 is a graph showing the penetration length and reflectance of SiC with respect to vertically incident light having a wavelength of 8 μm to 12 μm. The horizontal axis of the graph represents the wavelength of light in the unit “μm”, and the vertical axis represents the penetration length and the reflectance in the units “μm” and “%”, respectively. The curve connecting the black triangles shows the relationship between the light wavelength and the penetration length, and the curve connecting the black squares shows the relationship between the light wavelength and the reflectance. This graph was created by the present inventor based on the optical constants described in “Handbook of Optical Constants of Solids” edited by Edward D. Palik.
波長が１０．２μｍ以下の光の反射率は、約１０％以下と小さい。また、波長が１０．３μｍの光の反射率は約３０％である。しかし波長が１０．４μｍの光の反射率は約８０％であり、波長１０．３μｍを境として、それを超えると反射率は著しく上昇するということができるであろう。高反射率の波長の光をＳｉＣ基板に照射してレーザアニールを行うと、不純物が活性化する温度までＳｉＣ基板を加熱するのに、必要なエネルギが大きくなるため、高出力のレーザ光源が要求される。また、投入エネルギの多くが無駄になるため、ランニングコストが増大する。更に、ＳｉＣ基板表面で反射された光が、レーザアニール装置に悪影響を及ぼす可能性もある。図２に示すグラフによると、ＣＯ２レーザで最も発振効率が高く、一般的に用いられる波長１０．６μｍの光は、ＳｉＣによる反射率が約９０％と高く、レーザアニールに利用するには好ましくないことがわかる。 The reflectance of light having a wavelength of 10.2 μm or less is as small as about 10% or less. The reflectance of light having a wavelength of 10.3 μm is about 30%. However, the reflectance of light having a wavelength of 10.4 μm is about 80%, and it can be said that when the wavelength exceeds 10.3 μm, the reflectance increases remarkably. When laser annealing is performed by irradiating a SiC substrate with light having a high reflectance wavelength, the energy required to heat the SiC substrate to the temperature at which the impurities are activated increases, so a high-power laser light source is required. Is done. Moreover, since much of the input energy is wasted, the running cost increases. Furthermore, the light reflected by the SiC substrate surface may adversely affect the laser annealing apparatus. According to the graph shown in FIG. 2, the oscillation efficiency is the highest in a CO 2 laser, and light having a wavelength of 10.6 μm, which is generally used, has a high reflectance of about 90% by SiC, which is preferable for use in laser annealing. I understand that there is no.
実施例によるレーザアニール装置のＣＯ２レーザ発振器１０は、９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長のレーザビーム、たとえば波長１０．２μｍのレーザビームを出射可能なレーザ光源である。ＣＯ２レーザ発振器からは、波長１０．６μｍの光以外にも、オプティクスを変えることで、９．３μｍ、９．６μｍ、１０．２μｍ等の波長の光を取り出すことができることが知られている。 The CO 2 laser oscillator 10 of the laser annealing apparatus according to the embodiment is a laser light source capable of emitting a laser beam having any wavelength within a range of 9 μm to 10.3 μm, for example, a laser beam having a wavelength of 10.2 μm. It is known that light having a wavelength of 9.3 μm, 9.6 μm, 10.2 μm, and the like can be extracted from the CO 2 laser oscillator by changing optics in addition to the light having a wavelength of 10.6 μm.
ＳｉＣ基板に照射するレーザビームの波長を、反射率の低い１０．３μｍ以下とすることで、低出力のレーザ光源を用い、低コスト、高エネルギ効率で、装置への悪影響の可能性の小さいレーザアニールを行うことができる。９μｍ〜１０．３μｍの範囲内でも特に、反射率が５％弱と低く、侵入長が約１２μｍの、波長１０．２μｍのＣＯ２レーザを用いるのが、最も効果的であろう。 By making the wavelength of the laser beam irradiating the SiC substrate less than 10.3 μm, which has a low reflectivity, a low-power laser light source is used, low cost, high energy efficiency, and a low possibility of adverse effects on the apparatus. Annealing can be performed. Even within the range of 9 μm to 10.3 μm, it is most effective to use a CO 2 laser with a wavelength of 10.2 μm having a low reflectivity of less than 5% and an intrusion length of about 12 μm.
ＳｉＣの深さを考慮して侵入長が適するものとなるように、ＣＯ２レーザの波長を選択することもできる。たとえばＳｉＣ基板表面の温度を上昇させたい場合には、侵入長が浅く、かつ反射率が低い１０μｍ〜１０．３μｍの波長のＣＯ２レーザを用いるのがよいであろう。 The wavelength of the CO 2 laser can be selected so that the penetration depth is suitable in consideration of the depth of SiC. For example, when it is desired to increase the temperature of the SiC substrate surface, it is recommended to use a CO 2 laser having a wavelength of 10 μm to 10.3 μm having a shallow penetration depth and low reflectivity.
図１に示す実施例によるレーザアニール装置を用いて行うレーザアニールにおいては、ＣＯ２レーザ発振器１０からパルスレーザビーム４０を出射し、ホモジナイザ１３で、ＳｉＣ基板５０上におけるビーム入射領域を矩形状に整形するとともに、ビーム入射領域内における光強度分布を均一化した。ＣＯ２レーザ発振器１０から連続波のレーザビームを出射してアニールを行ってもよいし、ホモジナイザ１３を用いず、ビーム形状が円形、ビームプロファイルがガウシアン型のレーザビームをＳｉＣ基板５０に照射してアニールを行うことも可能である。 In laser annealing performed using the laser annealing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1, a pulse laser beam 40 is emitted from the CO 2 laser oscillator 10, and the beam incident area on the SiC substrate 50 is shaped into a rectangular shape by the homogenizer 13. In addition, the light intensity distribution in the beam incident region was made uniform. The annealing may be performed by emitting a continuous-wave laser beam from the CO 2 laser oscillator 10, and the SiC substrate 50 is irradiated with a laser beam having a circular beam shape and a Gaussian beam profile without using the homogenizer 13. Annealing can also be performed.
たとえば、４Ｈ−ＳｉＣ基板に不純物としてリン（Ｐ）をイオン注入した後、波長９．４μｍの連続波のＣＯ２レーザを照射する。波長９．４μｍの光は、図２に示すように、ＳｉＣに対する侵入長が６０μｍ〜７０μｍと深く、ＳｉＣ基板表面の温度が上昇しにくいので、ＳｉＣ基板を一例として４００℃に予熱した状態でレーザ照射を行うことが望ましい。予熱により、光の吸収率が高くなって、基板表面で吸収されるＣＯ２レーザのエネルギが増加し、ＳｉＣ基板の表面温度が上昇する。ＳｉＣ基板に入射させるレーザビームは、たとえば直径が２００μｍの円形状で、ガウシアン型のビームプロファイルを有するレーザビームである。レーザビームを照射しながら、ＳｉＣ基板をステージで、たとえば３００ｍｍ／ｓの速度で移動させて、基板全面のアニールを行う。円形状のレーザビームの入射領域の中心部と端部とでは、レーザビームの照射時間が異なるため、たとえばビームの走査方向と直交する方向（送り方向）の重複率を８０％として、次のラインにビームを照射することが好ましい。不純物がイオン注入された層が１８００Ｋ以上に加熱され、不純物が活性化される。 For example, after phosphorus (P) is ion-implanted as an impurity into a 4H—SiC substrate, a continuous wave CO 2 laser with a wavelength of 9.4 μm is irradiated. As shown in FIG. 2, the light having a wavelength of 9.4 μm has a deep penetration depth of 60 μm to 70 μm and the temperature of the surface of the SiC substrate is difficult to rise. It is desirable to perform irradiation. Preheating increases the light absorption rate, increases the energy of the CO 2 laser absorbed on the substrate surface, and increases the surface temperature of the SiC substrate. The laser beam incident on the SiC substrate is, for example, a circular beam having a diameter of 200 μm and a Gaussian beam profile. While irradiating the laser beam, the SiC substrate is moved on the stage at a speed of, for example, 300 mm / s to anneal the entire surface of the substrate. Since the irradiation time of the laser beam is different between the center portion and the end portion of the incident region of the circular laser beam, for example, the overlap rate in the direction orthogonal to the beam scanning direction (feed direction) is set to 80%, and the next line It is preferable to irradiate the beam. The layer into which the impurity is ion-implanted is heated to 1800 K or more, and the impurity is activated.
実施例によるレーザアニール装置は、たとえばＳｉＣ半導体の表面に電極を形成するためのシリサイドを形成する用途にも利用することができる。通常このようなシリサイドは、ＳｉＣの表面に成膜したＮｉなどのメタル膜に、レーザビームを照射し加熱して形成する。しかし実施例によるレーザアニール装置のＣＯ２レーザ発振器１０から出射される波長域のレーザビーム４０は、メタル膜に対して比較的高い反射率を示す。たとえばＮｉであれば、反射率は９８％以上である。このため、レーザビーム４０のエネルギのほとんどはメタル膜で反射され、シリサイドの形成がうまくいかない。そこで、ＳｉＣ上のメタル膜表面にシリサイドの材料であるシリコン膜を成膜し、メタル−シリコンの複層膜を形成して、複層膜にＣＯ２レーザを照射する。こうすることにより、照射面におけるレーザビーム４０の反射率は大きく低下し、たとえば高エネルギ効率でシリサイドが形成される。 The laser annealing apparatus according to the embodiment can be used, for example, for the purpose of forming silicide for forming an electrode on the surface of a SiC semiconductor. Usually, such a silicide is formed by irradiating a metal film such as Ni formed on the surface of SiC with a laser beam and heating it. However, the laser beam 40 in the wavelength region emitted from the CO 2 laser oscillator 10 of the laser annealing apparatus according to the embodiment exhibits a relatively high reflectance with respect to the metal film. For example, in the case of Ni, the reflectance is 98% or more. For this reason, most of the energy of the laser beam 40 is reflected by the metal film, and silicide cannot be formed successfully. Therefore, a silicon film, which is a silicide material, is formed on the surface of the metal film on SiC, a metal-silicon multilayer film is formed, and the multilayer film is irradiated with a CO 2 laser. By doing so, the reflectance of the laser beam 40 on the irradiated surface is greatly reduced, and, for example, silicide is formed with high energy efficiency.
一例として、以下のようなシリサイド形成が可能である。４Ｈ−ＳｉＣ基板表面にメタル層としてＮｉを１００ｎｍの厚さに成膜し、Ｎｉ層の上に厚さ２５ｎｍのＳｉ膜を形成した基板を準備する。この基板のＳｉ膜上に、ＣＯ２レーザ発振器から出射された波長９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長、たとえば波長１０．２μｍのパルスレーザビーム４０を照射する。たとえばパルス幅が２０μｓのパルスレーザビーム４０を、長軸方向の長さが３ｍｍ、短軸方向の長さが０．２５ｍｍの矩形状の入射領域を形成して、Ｓｉ膜上に入射させる。実施例によるレーザアニール方法と同様に、パルスレーザビーム４０を、たとえば８０％の重複率でＳｉ膜に照射することで、Ｎｉをシリサイド化させ、ＳｉＣ基板との間でオーミック接合を得ることができる。なお、レーザビーム４０の照射にあたっては、アッテネータ１１の減衰率を調整して、Ｎｉ層が約１０００℃となるように、レーザビーム４０のエネルギ密度を調節する。 As an example, the following silicide formation is possible. A substrate is prepared in which Ni is deposited to a thickness of 100 nm as a metal layer on the surface of a 4H—SiC substrate, and an Si film having a thickness of 25 nm is formed on the Ni layer. The Si film of the substrate is irradiated with a pulse laser beam 40 having a wavelength within a range of 9 μm to 10.3 μm, for example, a wavelength of 10.2 μm, emitted from a CO 2 laser oscillator. For example, a pulse laser beam 40 having a pulse width of 20 μs is incident on the Si film by forming a rectangular incident region having a major axis length of 3 mm and a minor axis direction length of 0.25 mm. Similar to the laser annealing method according to the embodiment, by irradiating the Si film with the pulse laser beam 40 with, for example, an overlap rate of 80%, Ni can be silicided and an ohmic junction with the SiC substrate can be obtained. . When irradiating the laser beam 40, the attenuation rate of the attenuator 11 is adjusted, and the energy density of the laser beam 40 is adjusted so that the Ni layer has a temperature of about 1000 ° C.
なお、Ｎｉに限らず、シリサイドを形成する他の金属を用いてメタル層を形成することができる。また、メタル層、Ｓｉ層の厚さは、求められる特性に応じて適宜調整される。 Note that the metal layer can be formed using other metals that form silicide, not limited to Ni. Further, the thicknesses of the metal layer and the Si layer are appropriately adjusted according to required characteristics.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
たとえばショットキーバリアダイオードやＭＯＳ−ＦＥＴなどのパワーデバイスの製造に用いることができる。ＳｉＣやＧａＮなどのワイドギャップ半導体にイオン注入された、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなどの不純物を活性化させるレーザアニールに適用可能である。 For example, it can be used for manufacturing power devices such as Schottky barrier diodes and MOS-FETs. The present invention can be applied to laser annealing for activating impurities such as Al, B, Ga, In, N, P, As, and Sb implanted into a wide gap semiconductor such as SiC or GaN.
１０ ＣＯ２レーザ発振器
１１ アッテネータ
１２ テレスコープ
１３ ホモジナイザ
１４ 折り返しミラー
１５ イメージングレンズ
２０ ステージ
３０ 制御装置
４０ レーザビーム
５０ ＳｉＣ基板
10 CO 2 laser oscillator 11 attenuator 12 telescope 13 homogenizer 14 folding mirror 15 imaging lens 20 stage 30 controller 40 a laser beam 50 SiC substrate
Claims (5)
（ｂ）前記ＳｉＣ基板に、炭酸ガスレーザから出射された９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長のレーザビームを照射して、前記ＳｉＣ基板に添加された不純物を活性化させる工程と
を有するレーザアニール方法。 (A) preparing an SiC substrate to which impurities are added;
(B) irradiating the SiC substrate with a laser beam of any wavelength within a range of 9 μm to 10.3 μm emitted from a carbon dioxide laser to activate the impurities added to the SiC substrate; A laser annealing method.
（ｂ）前記ＳｉＣ基板に、炭酸ガスレーザから出射された９μｍ〜１０．３μｍの範囲内のいずれかの波長のレーザビームを照射して、前記ＳｉＣ基板の表面にシリサイドを形成することにより、前記ＳｉＣ基板との間でオーミック接合を得る工程と
を有するレーザアニール方法。 (A) forming a metal film on the surface and preparing a SiC substrate having a silicon film formed on the metal film;
(B) The SiC substrate is irradiated with a laser beam having a wavelength in the range of 9 μm to 10.3 μm emitted from a carbon dioxide laser to form silicide on the surface of the SiC substrate, thereby forming the SiC substrate. And a step of obtaining an ohmic junction with the substrate.
ＳｉＣ基板を保持するステージと、
前記炭酸ガスレーザを出射したレーザビームを、前記ステージに保持されたＳｉＣ基板に伝搬する伝搬光学系と
を有するレーザアニール装置。 A carbon dioxide gas laser capable of emitting a laser beam of any wavelength within the range of 9 μm to 10.3 μm;
A stage for holding the SiC substrate;
A laser annealing apparatus comprising: a propagation optical system that propagates a laser beam emitted from the carbon dioxide laser to a SiC substrate held on the stage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011015536A JP2012156390A (en) | 2011-01-27 | 2011-01-27 | Laser annealing method and laser annealing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011015536A JP2012156390A (en) | 2011-01-27 | 2011-01-27 | Laser annealing method and laser annealing apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012156390A true JP2012156390A (en) | 2012-08-16 |
Family
ID=46837788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011015536A Pending JP2012156390A (en) | 2011-01-27 | 2011-01-27 | Laser annealing method and laser annealing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012156390A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014030431A1 (en) | 2012-08-22 | 2014-02-27 | 住友重機械工業株式会社 | Laser illumination device |
| WO2014097714A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | 住友重機械工業株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
| JP2016127157A (en) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 住友重機械工業株式会社 | Laser annealing device and method for manufacturing semiconductor element |
| JPWO2014065018A1 (en) * | 2012-10-23 | 2016-09-08 | 富士電機株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
| US9842738B2 (en) | 2014-04-09 | 2017-12-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device and silicon carbide semiconductor device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11224861A (en) * | 1997-11-28 | 1999-08-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Activation method and activation device for semiconductor impurity |
| JP2008153442A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Renesas Technology Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2009081383A (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Hitachi Displays Ltd | Display unit equipped with thin-film semiconductor device and manufacturing method of thin-film semiconductor device |
| JP2009188378A (en) * | 2007-11-08 | 2009-08-20 | Applied Materials Inc | Pulse train annealing method and device |
-
2011
- 2011-01-27 JP JP2011015536A patent/JP2012156390A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11224861A (en) * | 1997-11-28 | 1999-08-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Activation method and activation device for semiconductor impurity |
| JP2008153442A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Renesas Technology Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2009081383A (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Hitachi Displays Ltd | Display unit equipped with thin-film semiconductor device and manufacturing method of thin-film semiconductor device |
| JP2009188378A (en) * | 2007-11-08 | 2009-08-20 | Applied Materials Inc | Pulse train annealing method and device |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014030431A1 (en) | 2012-08-22 | 2014-02-27 | 住友重機械工業株式会社 | Laser illumination device |
| US9632320B2 (en) | 2012-08-22 | 2017-04-25 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Laser irradiation device |
| JPWO2014065018A1 (en) * | 2012-10-23 | 2016-09-08 | 富士電機株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
| WO2014097714A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | 住友重機械工業株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
| US9842738B2 (en) | 2014-04-09 | 2017-12-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device and silicon carbide semiconductor device |
| JP2016127157A (en) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 住友重機械工業株式会社 | Laser annealing device and method for manufacturing semiconductor element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5641965B2 (en) | Laser annealing method and laser annealing apparatus | |
| JP5105984B2 (en) | Beam irradiation apparatus and laser annealing method | |
| JP4678700B1 (en) | Laser annealing apparatus and laser annealing method | |
| US7943534B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing system | |
| US9653299B2 (en) | Semiconductor device producing method | |
| US8309474B1 (en) | Ultrafast laser annealing with reduced pattern density effects in integrated circuit fabrication | |
| CN102017088A (en) | Engineering flat surfaces on materials doped via pulsed laser irradiation | |
| US9302348B2 (en) | Ultrafast laser annealing with reduced pattern density effects in integrated circuit fabrication | |
| WO2012004903A1 (en) | Laser annealing device and laser annealing method | |
| JP6910742B2 (en) | Laser annealing method and laser annealing equipment | |
| JP2012156390A (en) | Laser annealing method and laser annealing apparatus | |
| CN1706028A (en) | Method of producing thin-film semiconductor and production device | |
| JP5187771B2 (en) | Semiconductor substrate manufacturing method and laser annealing apparatus | |
| JP5246716B2 (en) | Semiconductor substrate manufacturing method and laser annealing apparatus | |
| JP5661009B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP5517832B2 (en) | Laser annealing apparatus and laser annealing method | |
| TW202046408A (en) | Laser annealing method and laser control device capable of suppressing temperature rise of a non-irradiated surface of a semiconductor wafer and efficiently heating the irradiated surface | |
| JP2016127157A (en) | Laser annealing device and method for manufacturing semiconductor element | |
| JP2021522676A (en) | Injection Dopant Activation for Wide Bandgap Semiconductor Electronics | |
| EP2943973B1 (en) | Thermal processing by transmission of mid infra-red laser light through semiconductor substrate | |
| JP5595152B2 (en) | Laser annealing method | |
| JP5610471B2 (en) | Crystal material reforming apparatus and crystal material reforming method | |
| JP2015115401A (en) | Laser annealing method and laser anneal device | |
| Patel et al. | High speed micromachining with high power UV laser | |
| JP2011060868A (en) | Laser annealing device and laser annealing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130614 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140312 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140401 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140729 |