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晶圆的激光退火是什么

2024年08月23日 14:27 浏览：215 来源：小萍子

什么是激光退火

晶圆激光退火（Laser Annealing）是28nm及以下逻辑芯片制造中的关键工艺之一。该工艺采用近红外波段半导体激光光源，通过多组不同功能的激光光学整形系统及光学匀化系统，在工作距离下达成12mm*70µm的极窄线激光光斑，并保证光斑长度方向＞95%的能量均匀性。在不到一毫秒的时间内，晶圆表层原子被加热到1000°C以上，再通过急速冷却，使晶圆表面局部形成超浅结和高激活结，从而起到提升晶圆生产的良品率的目的。

这个过程可以改变晶圆中特定区域的晶体结构和电学性能。例如，它可以修复离子注入过程中产生的晶格损伤，激活掺杂元素，提高载流子迁移率等。

技术优势

精确的局部加热：激光束可以精确地控制加热区域，对晶圆上的特定区域进行退火处理，而不会影响周围不需要处理的区域。这对于制造高性能、小型化的半导体器件非常关键。
快速加热和冷却：激光退火能够在极短的时间内实现快速升温（可达数千摄氏度每秒）和冷却，从而减少热扩散对周围区域的影响，同时可以形成特殊的晶体结构，改善器件性能。
低温处理：与传统的高温炉退火相比，激光退火可以在相对较低的温度下实现有效的退火效果。这对于一些对温度敏感的材料和结构来说是非常重要的，可以避免高温引起的不良影响。

激光退火和RTA之间的区别

RTA是利用硅容易吸收红外线的特点进行加热，其优点是整个晶圆吸收得更快，温度上升也很快。另外，由于光源使用的是灯，所以可以使用多个灯均匀地照射晶圆，这也是其优点之一。与之相对，激光退火的光束尺寸有限制，无论如何都要在晶圆上扫描。在吞吐量方面，与RTA相比处于劣势。但是，紫外线激光器只能被硅的最表面吸收。因此，只有最表面熔融，再结晶化，可以制作陡峭的杂质分布曲线(Profle)。被认为适合未来微细化将采用的极浅结。