激光退火裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光退火裝置，包括：激光源，提供一激光束；擴(kuò)束模塊，位于所述激光束輸出光束的光路上；光束整形模塊，用于使經(jīng)所述光束整形模塊輸出的光束具有均勻的能量密度；平場(chǎng)聚焦鏡，位于所述光束整形模塊輸出光束的光路上，用于聚焦所述光束整形模塊輸出的光束為平頂光斑。本實(shí)用新型提出的激光退火裝置及其激光退火方法，通過光學(xué)組件調(diào)節(jié)傳輸出能量分布均勻的平頂光斑，其具有退火效率高，均一性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了晶體排列的激活率，具有更高的加工效果。
【專利說明】激光退火裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光退火裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種可提高晶體排列的激活率的激光退火裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著消費(fèi)電子和家電業(yè)的飛速發(fā)展，高壓集成電路的耐高壓程度也在逐步提高，高壓功率集成電路常用BCD (Bipolar CMOS DMOS)工藝，B⑶是一種半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域的制造技術(shù)，該工藝集合了 Bipolar (絕緣柵雙極型晶體管，是由雙極型三極管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體)高模擬精度、CMOS的高集成度以及DMOS的高功率和高壓特性。由意法半導(dǎo)體1986年率先研制成功，使得器件同時(shí)具備了雙極器件的高跨導(dǎo)強(qiáng)負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力和CMOS集成度高、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。整合過的BCD工藝可以大幅降低功耗，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。
[0003]然而，由于該工藝的PSD (P型重?fù)诫s區(qū))和NSD (N型重?fù)诫s區(qū))工藝之后，有部分晶體排序不是有序的，而且不規(guī)則的，需要退火工藝來改變排序，提高激活率。傳統(tǒng)工藝是采用石英玻璃的退火爐烘烤退火，由于鋁基的熔點(diǎn)低，退火爐的溫度只能小于450度，導(dǎo)致晶體吸收能量低，退火后激活率僅提高9-13%。其退火效率低，不能夠滿足市場(chǎng)發(fā)展的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種可提高晶體排列的激活率的激光退火裝置。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種激光退火裝置，包括:
[0007]激光源，提供一激光束；
[0008]擴(kuò)束模塊，位于所述激光束輸出光束的光路上；
[0009]光束整形模塊，用于使經(jīng)所述光束整形模塊輸出的光束具有均勻的能量密度；
[0010]平場(chǎng)聚焦鏡，位于所述光束整形模塊輸出光束的光路上，用于聚焦所述光束整形模塊輸出的光束為平頂光斑。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述擴(kuò)束模塊包括擴(kuò)束鏡，所述擴(kuò)束鏡由共焦的凹透鏡和凸透鏡組成。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光束整形模塊采用非球面透鏡組或者衍射光學(xué)元件。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光退火裝置還包括位于所述激光束的光路上并設(shè)置于所述光束整形模塊與所述平場(chǎng)聚焦鏡之間的掃描振鏡，所述掃描振鏡包括用于將輸出光束偏轉(zhuǎn)的掃描鏡以及調(diào)節(jié)光束直徑的振鏡。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述平場(chǎng)聚焦鏡的焦距為160mm。[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光束的波長(zhǎng)處于100-400nm的紫光波段或者400-700nm的綠光波段或者1025-2080nm的紅外波段。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述平頂光斑的能量密度為2飛J/cm2。
[0017]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光退火裝置還包括影像定位系統(tǒng)，所述影像定位系統(tǒng)與所述平場(chǎng)聚焦鏡配合設(shè)置以將所述平頂光斑定位并聚焦至作用面。
[0018]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述影像定位系統(tǒng)包括(XD模組、遠(yuǎn)心鏡頭以及LED光源，其中，所述(XD模組套設(shè)于所述遠(yuǎn)心鏡頭上，所述LED光源設(shè)于所述遠(yuǎn)心鏡頭的任一側(cè)的外緣。
[0019]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光退火裝置還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與所述影像定位系統(tǒng)配合設(shè)置以實(shí)現(xiàn)在所述作用面上選區(qū)退火。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果在于，提出一種激光退火裝置及其激光退火方法，通過光學(xué)組件調(diào)節(jié)傳輸出能量分布均勻的平頂光斑，其具有退火效率高，均一性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了晶體排列的激活率，具有更高的加工效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的激光退火裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0023]請(qǐng)參圖1所示，為本實(shí)用新型的激光退火裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括:激光源1，光學(xué)組件，影像定位系統(tǒng)20以及控制系統(tǒng)。其激光源I發(fā)出的激光束經(jīng)光學(xué)組件內(nèi)光學(xué)元件間配合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換后，照射出能量均衡的平頂光斑，該平頂光斑具有退火效率高，均一性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了晶體排列的激活率，具有更高的加工效果。
[0024]具體地，該激光源I可選用高功率固體脈沖激光器，其提供一激光束照射至光學(xué)組件，優(yōu)選地，該激光束的波長(zhǎng)處于100-400nm的紫光波段或者400-700nm的綠光波段或者1025-2080nm的紅外波段。
[0025]光學(xué)組件，位于激光束的行徑線路上并將激光束聚焦為平頂光斑。優(yōu)選地，該平頂光斑可為長(zhǎng)方形、方形或者圓形，其能量密度為2飛J/cm2。詳細(xì)地，該光學(xué)組件包括擴(kuò)束模塊3、光束整形模塊4以及平場(chǎng)聚焦鏡6，其中，擴(kuò)束模塊3主要用于擴(kuò)束、并準(zhǔn)直激光源I輸出的激光束，該擴(kuò)束模塊3設(shè)置于激光源I的輸出端且位于激光束輸出光束的光路上，擴(kuò)束模塊3包括一擴(kuò)束鏡，該擴(kuò)束鏡由共焦的凹透鏡和凸透鏡組成。光束整形模塊4用于使經(jīng)該光束整形模塊4輸出的光束具有均勻的能量密度，即為多條能量密度均勻的高斯光束，高斯光束的能量分布特點(diǎn)為中間高，邊緣低。該光束整形模組采用用非球面鏡組或者衍射光學(xué)元件，具體地，非球面鏡組由共焦的平凹非球面鏡和平凸非球面鏡組成；衍射光學(xué)元件具有是光束整形的一種極為有效的方法，衍射光學(xué)元件又稱二元光學(xué)器件，其是利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)衍射圖，并通過微電子加工技術(shù)在光學(xué)材只做浮雕的元件。平場(chǎng)聚焦鏡6位于光束整形模塊4輸出光束的光路上，用于聚焦光束整形模塊4輸出的光束為平頂光斑。特別地，平頂光斑的特點(diǎn)為光強(qiáng)均勻分布的光斑。在本實(shí)施方式中，該平場(chǎng)聚焦鏡6采用焦距為160mm的平光鏡，平頂光斑的能量密度為2飛J/cm2。
[0026]另外，該光學(xué)組件還包括有光閘2、設(shè)于光束傳播線路上的45度反光鏡(未圖示)、以及位于光束整形模塊4與平場(chǎng)聚焦鏡6光線傳播路線上的掃描振鏡5。詳細(xì)地，光閘2用于打開以控制光束的輸出或關(guān)閉以切斷光束的輸出。45度反光鏡主要用于光線的路線的調(diào)整，并且該45度反光鏡的反射率大于98%，根據(jù)光線傳播路線改變的需要，該45度反光鏡可任意設(shè)置于光束傳播的路線上。當(dāng)然，根據(jù)路線調(diào)節(jié)的需求，也可設(shè)有多個(gè)45度反光鏡。特別地，掃描振鏡5包括有用于將輸出光束偏轉(zhuǎn)的掃描鏡51以及調(diào)節(jié)光束直徑的振鏡52。通過該掃描振鏡5的調(diào)節(jié)，可控制輸出平頂光斑的形狀，如正方形、長(zhǎng)方形、圓形或其他任意形狀。
[0027]影像定位系統(tǒng)20，該影像定位系統(tǒng)20與平場(chǎng)聚焦鏡6配合以定位平頂光斑聚焦至作用面10，其包括高分辨率的(XD模組21、高倍的遠(yuǎn)心鏡頭22以及LED同軸光源23。其中，(XD模組21套設(shè)于遠(yuǎn)心鏡頭22上，LED光源23設(shè)于遠(yuǎn)心鏡頭22的任一側(cè)的外緣。該影像定位系統(tǒng)20與控制系統(tǒng)PC相連，通過(XD模組21、遠(yuǎn)心鏡頭22以及LED同軸光源23配合工作，從而完成尋焦定位。
[0028]控制系統(tǒng)，與影像定位系統(tǒng)20通信配合以實(shí)現(xiàn)激光束在作用面10上選區(qū)退火。詳細(xì)地，該控制系統(tǒng)包括工控機(jī)、振鏡控制卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、驅(qū)動(dòng)器、高精度導(dǎo)軌、光柵尺及氣動(dòng)元件。其中，振鏡控制卡與運(yùn)動(dòng)控制卡與PC集成，高精度導(dǎo)軌設(shè)于作用面10的下方，工控機(jī)擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)控制卡和振鏡控制卡，與PC通訊控制作用面10的高精度運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)該設(shè)備做二維任意圖形的退火掃描。優(yōu)選地，掃描間距為300-800μ m，掃描幅面為80*80nim，配合高精度導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，可以完成任意大小的硅片整片退火。
[0029]當(dāng)然在光學(xué)組件的各元件之間還可以添加有反光鏡之類的用于改變傳播路線但不會(huì)改變光束能量密度的光學(xué)反射器件，通過改變傳播路線以便該激光退火裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)置的便捷。
[0030]采用本實(shí)用新型的激光退火裝置，可以提高得到能量均衡的平頂光，并且該平頂光均一性好，可提高退火的效率，并且配合影響定位系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)可控制聚焦至作用面10，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)作用面10的選區(qū)退火。
[0031]本實(shí)用新型通過上述實(shí)施方式，可以改善傳統(tǒng)的退火爐烘烤退火效率差的問題，通過光學(xué)組件調(diào)節(jié)傳輸出能量分布均勻的平頂光斑，其具有退火效率高，均一性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提局了晶體排列的激活率，具有更局的加工效果。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0033]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光退火裝置，其特征在于，包括: 激光源，提供一激光束； 擴(kuò)束模塊，位于所述激光束輸出光束的光路上； 光束整形模塊，用于使經(jīng)所述光束整形模塊輸出的光束具有均勻的能量密度； 平場(chǎng)聚焦鏡，位于所述光束整形模塊輸出光束的光路上，用于聚焦所述光束整形模塊輸出的光束為平頂光斑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于，所述擴(kuò)束模塊包括擴(kuò)束鏡，所述擴(kuò)束鏡由共焦的凹透鏡和凸透鏡組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于，所述光束整形模塊采用非球面透鏡組或者衍射光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光退火裝置，其特征在于，所述激光退火裝置還包括位于所述激光束的光路上并設(shè)置于所述光束整形模塊與所述平場(chǎng)聚焦鏡之間的掃描振鏡，所述掃描振鏡包括用于將輸出光束偏轉(zhuǎn)的掃描鏡以及調(diào)節(jié)光束直徑的振鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于，所述平場(chǎng)聚焦鏡的焦距為160mmo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于，所述激光束的波長(zhǎng)處于100-400nm的紫光波段或者400-700nm的綠光波段或者1025-2080nm的紅外波段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于，所述平頂光斑的能量密度為2?5J/cm2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其特征在于，所述激光退火裝置還包括影像定位系統(tǒng)，所述影像定位系統(tǒng)與所述平場(chǎng)聚焦鏡配合設(shè)置以將所述平頂光斑定位并聚焦至作用面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光退火裝置，其特征在于，所述影像定位系統(tǒng)包括(XD模組、遠(yuǎn)心鏡頭以及LED光源，其中，所述(XD模組套設(shè)于所述遠(yuǎn)心鏡頭上，所述LED光源設(shè)于所述遠(yuǎn)心鏡頭的任一側(cè)的外緣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光退火裝置，其特征在于，所述激光退火裝置還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與所述影像定位系統(tǒng)配合設(shè)置以實(shí)現(xiàn)在所述作用面上選區(qū)退火。
【文檔編號(hào)】H01L21/268GK203607373SQ201320813412
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】趙裕興, 韓偉, 汪昊, 徐海濱 申請(qǐng)人:蘇州德龍激光股份有限公司