[发明专利]用于通过激光能量照射半导体材料表面的方法和设备

说明书

发明领域

本发明涉及凭借激光照射半导体材料表面的方法。此外，其涉及用于照射半导体材料表面的激光设备。

发明背景

半导体材料表面的激光照射被熟知用于例如非晶硅的加温退火以获得再结晶化和/或掺杂剂活化的应用。该技术通过实现非常快速的热处理以及浅深度加热区域来提供超越传统加热过程的显著优势。

激光照射过程的普遍问题是很难以控制高准确度，因为其取决于若干可变参数，例如在要被处理的半导体材料中的变化、在激光束能量中的变化、散射等。例如，在一些传统激光照射过程中，激光的输出能量被控制，但因此该类型的控制未解决激光和要被处理的半导体材料表面之间的能量损失、在半导体材料本身中的变化、和在激光脉冲波形中的变化。这些变化导致在不同的处理的表面区域之间的不一致性以及不一致的和不可靠的电子设备性能。

为试图解决以上问题，激光照射方法被描述，其中所述过程在半导体材料表面的电平被监控。例如，US 2004/0023418描述了退火方法，其中在要被处理的材料表面上的激光前脉冲的反射率被测量以及被放入反馈电路以控制照射源的振幅。

在前脉冲监控之上的明显的缺点是其不像照射过程的实时控制一样有效。此外，前脉冲为时间消耗的以及因此非成本有效的。

其它示例为激光照射方法，其中材料表面的温度被实时地监控。

温度监控的缺点是，它是一种假如照射过程使用小于一毫秒的激光脉冲则难以达到满意的准确度的技术。

为试图解决后者的困难，US 2005/0199596描述了结晶化装置，其中熔化和结晶过程被实时地监控，这通过观察在几百个纳秒以及更少的范围内的时间段由所处理的材料区域反射的光。处理的区域的反射的改变被放大和成像以及能够被用于反馈。

以上方法的明显的缺点为激光照射过程通过图像被观察和测量，其使以微秒或纳秒为量级的时间分辨的测量是不可能的。

在现有技术状态中的另外的问题为在激光照射过程中使用的光束尺寸直径为非常小的以及因此难以探测。

考虑以上激光照射过程的缺点，本发明的第一目标为提供激光照射方法和设备，其具有在半导体材料表面的水平上的准确的实时监控，导致在不同的处理的表面区域之间的一致性以及在电子设备性能中的一致性和可靠性。

本发明的另外的目标是提供成本有效的以及更少时间消耗的激光照射的方法和设备。

本发明的另一个目标是提供激光照射的方法和设备，其在非常短的激光脉冲照射的情况下被调节用于实时监控。

同样为本发明的目标是提供激光照射的方法和设备，其被调节用于容易地使用反馈电路中的监控结果，导致照射过程的有效的稳定性。

本发明通过确定半导体层的区域的熔化深度来达到以上目标。

发明内容

本发明针对用于照射半导体材料的方法，其包括：

-以具有激光照射参数的第一激光器照射半导体材料层表面的区域，以熔化至少部分区域；

-以及通过调节照射参数控制照射过程；

其特征在于方法还包括确定熔化的区域部分的深度。

此外，本发明针对用于照射半导体材料的设备，其包括：

-第一激光器，其用于照射半导体层表面的区域以熔化至少部分区域，所述激光具有激光照射参数；

-以及控制器，其用于通过调节激光照射参数控制照射过程；

其特征在于该设备还包括用于确定熔化的区域部分的深度的装置。

附图简述

图1说明了依照本发明的方法的实施方式。

图2A说明了依照本发明的方法的优选的实施方式。

图2B说明了依照本发明的方法的另一个优选的实施方式。

图3说明了熔化时间和熔化的区域部分的深度之间的联系。

图4说明了依照本发明的设备的实施方式。

图5说明了依照本发明的设备的另外的实施方式。

图6示出了熔化时间作为能量密度的函数的图表。

具体实施方式

本领域技术人员将明白以下描述的实施方式依照本发明仅为说明性的，且不限制发明的预期的范围。其它实施方式也可被考虑。

根据本发明的第一实施方式，用于照射半导体材料的方法被提供，其包括：

-以具有激光照射参数的第一激光器照射半导体材料层表面的区域以熔化至少部分区域；

-以及通过调节照射参数控制照射过程；

其特征在于该方法还包括确定熔化的区域部分的深度。