激光照射装置的制造方法-尊龙凯时官方app下载

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激光照射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将激光二极管阵列作为光源的激光照射装置。
【背景技术】
[0002]在半导体基板的激光退火中,使用有二氧化碳激光、固体激光、准分子激光等。从它们的激光振荡器射出的激光束的光强度分布(射束轮廓)大致具有高斯形状。将射束轮廓通过均化器被均匀化的激光束入射到半导体基板,由此能够进行高品质的退火。
[0003]近年来,激光二极管阵列趋于高输出化。高输出的激光二极管阵列用作激光焊接、激光切割、固体激光的激发等的光源。
[0004]以往技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2012-156390号公报
[0007]专利文献2:日本特开2009-16541号公报发明概要
[0008]发明要解决的技术课题
[0009]激光二极管阵列具有多个激光二极管在一维或二维排列的结构。因此,从激光二极管阵列射出的激光束的射束轮廓不成为高斯形状,而具有取决于激光二极管的配置的形状。由于难以使这种激光束的射束轮廓均匀化,因此激光二极管阵列不用作半导体基板的激光退火用光源。
[0010]本发明的目的为提供一种激光照射装置,其能够提高从激光二极管阵列射出的激光束的射束轮廓的均匀化。
[0011]用于解决技术课题的手段
[0012]根据本发明的一观点,提供如下一种激光照射装置,其具有:
[0013]半导体激光振荡器,沿快轴及慢轴方向二维配置有激光二极管;及
[0014]均化器,将从所述半导体激光振荡器射出的激光束入射,在被照射面使激光束聚光到长条的入射区域,
[0015]所述均化器在所述入射区域的短轴方向上将所述激光束分割成多个射束,使分割的多个射束在所述被照射面重合并入射到所述入射区域,
[0016]所述半导体激光振荡器的慢轴方向相对于所述入射区域的长轴方向倾斜。
[0017]发明效果
[0018]通过使半导体激光振荡器的慢轴方向相对于入射区域的长轴方向倾斜,能够提高射束轮廓的均匀性。
【附图说明】
[0019]图1是实施例的激光照射装置的示意图。
[0020]图2a是利用实施例的激光照射装置制造的igbt的剖视图,图2b是制造中间阶段的igbt的剖视图。
[0021]图3a是表示利用实施例的激光照射装置照射的第i及第2激光脉冲的时间波形的一例的图表,图3b是激光脉冲的入射区域的俯视图,图3c是激光脉冲的入射区域的其他结构例的俯视图。
[0022]图4a及图4b是表示从实施例的激光照射装置的半导体激光振荡器到半导体基板的光学系统的结构的剖视图。
[0023]图5a及图5b是分别表示在慢轴与x方向平行配置的情况下,半导体激光振荡器的射出位置及柱面透镜阵列组的入射位置上的来自半导体激光振荡器的激光束的二维分布的示意图。
[0024]图6a及图6b是分别表示实施例的激光照射装置的半导体激光振荡器的射出位置及柱面透镜阵列组的入射位置上的激光束的二维分布的示意图。
[0025]图7a及图7b是分别表示图5b及图6b所示的二维分布的激光束入射到均化器时,半导体基板表面的短轴方向的射束轮廓的图表。
[0026]图8a是表示在柱面透镜阵列组的入射位置上的激光束的二维分布、柱面透镜阵列组的矩形开口部、xyz坐标系的相对位置关系的图,图sb是表示倾斜角θ与在短轴方向上的射束轮廓的标准偏差σ的关系的图表。
[0027]图9α、图9c、图9ε、图9g是表示二维分布与xyz坐标系的位置关系的示意图,图9β、图9d、图9f、图9η是表示沿x方向对光强度进行积分而获得的积分值的y方向上的波形的图表。
【具体实施方式】
[0028]图1中示出实施例的激光照射装置的示意图。该激光照射装置例如用于被注入到半导体晶片的杂质的活性化退火。半导体激光振荡器21射出例如波长为808nm的准连续振荡(qcw)激光束。另外,也可以使用射出波长950nm以下的脉冲激光束的半导体激光振荡器。
[0029]半导体激光振荡器21中使用有激光二极管阵列,该激光二极管阵列使多个激光二极管二维阵列化。以下,对激光二极管阵列的结构进行说明。多个激光二极管被一维阵列化成单片式,从而构成激光条。通过堆叠多个激光条,构成二维阵列化的激光二极管阵列。将构成激光条的多个激光二极管所排列的方向称为慢轴。将多个激光条所堆叠的方向称为快轴。每个激光条配置有柱面透镜。柱面透镜在快轴方向上收敛从激光条射出的激光束。
[0030]固体激光振荡器31射出绿色波长区域的脉冲激光束。固体激光振荡器31中使用例如射出第2高次谐波的nd:yag激光、nd:ylf激光、nd: yvoji光等。
[0031]从半导体激光振荡器21射出的脉冲激光束及从固体激光振荡器31射出的脉冲激光束,经由传播光学系统27入射到退火对象即半导体基板50。从半导体激光振荡器21射出的脉冲激光束和从固体激光振荡器31射出的脉冲激光束入射到半导体基板50的表面的相同区域。
[0032]接着,对传播光学系统27的结构及作用进行说明。从半导体激光振荡器21射出的脉冲激光束经由衰减器22、射束扩展器23、柱面透镜阵列组24、分色镜25及聚光透镜26,入射到半导体基板50。
[0033]从固体激光振荡器31射出的脉冲激光束经由衰减器32、射束扩展器33、柱面透镜阵列组34、折射镜35、分色镜25及聚光透镜26,入射到半导体基板50。
[0034]射束扩展器23、33对入射的脉冲激光束进行准直,并且扩大射束束径。柱面透镜阵列组24、34及聚光透镜26将半导体基板50的表面的射束截面整形为长条形状,并且使射束轮廓均匀化。从半导体激光振荡器21射出的脉冲激光束和从固体激光振荡器31射出的脉冲激光束在半导体基板50的表面入射到大致相同的长条区域。柱面透镜阵列组24及聚光透镜26作为从半导体激光振荡器21射出的激光束用的均化器发挥作用,柱面透镜阵列组34及聚光透镜26作为从固体激光振荡器31射出的激光束用均化器发挥作用。均化器将从半导体激光振荡器21射出的脉冲激光束和从固体激光振荡器31射出的脉冲激光束聚光到半导体基板50的表面。
[0035]半导体基板50被保持在载物台41上。如下定义xyz直角坐标系:将平行于半导体基板50的表面的面设为xy面,将半导体基板50的表面的法线方向设为z方向。控制装置20控制半导体激光振荡器21、固体激光振荡器31及载物台41。载物台41受到来自控制装置20的控制,使半导体基板50在x方向及y方向移动。
[0036]图2a中示出以利用实施例的激光照射装置制造的半导体装置为例子的绝缘栅双极型晶体管(igbt)的剖视图。igbt被制成如下:在由η型的硅构成的半导体基板50的一个面(以下称作“第i面”)50τ形成发射极和栅极,在另一个面(以下称作“第2面”)50β形成集电极。作为半导体基板50通常使用硅单晶基板。形成发射极和栅极的面的结构利用与一般mosfet制作工序相同的工序制造。例如,如图2α所示,在半导体基板50的第i面50τ的表层部配置有p型基极区域51、η型发射极区域52、栅极电极53、栅极绝缘膜54及发射极电极55。通过栅极、发射极之间的电压能够进行电流的通断控制。
[0037]在半导体基板50的第2面50β的表层部形成有ρ型集电极层57及低浓度的η型缓冲层56。缓冲层56配置在比集电极层57更深的区域。集电极层57及缓冲层56分别作为杂质例如通过离子注入硼及磷并进行活性化退火而形成。该活性化退火中适用图1所示的激光照射装置。集电极58在活性化退火之后形成于集电极层57的表面。
[0038]从第2面50β到达集电极层57与缓冲层56的界面的深度,例如约为0.3 μ m。从第2面到达缓冲层56的最深位置的深度,例如在i μ m?5 μ m的范围内。
[0039]图2b中示出进行激光退火的阶段的半导体基板50的剖视图。在半导体基板50的第2面50b的表层部57a离子注入有硼。在与表层部57a相比较深区域56a离子注入有磷。表层部57a内的硼及较深区域56a内的磷未活性化。表层部57a的硼
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