[发明专利]激光退火装置及退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种激光退火装置及退火方法。

背景技术

众所周知，在半导体制造过程中，对于掺杂的物质需要进行激活，对衬底进行退火就是较为实际的方法。传统方法主要是采用特定的炉管进行退火。

随着集成电路工艺不断的进步，尤其是发展到45nm、28nm等技术节点，对器件的源漏区等的要求也就越来越高，传统的退火方法已经不能够满足需要，于是激光退火就应运而生。

激光退火由于其高能量、短作用时间的特点，能够有效的保证掺杂物质被激活的同时减少扩散乃至无扩散，那么就能够获得高质量的结构。但是，目前的激光退火设备虽然能够满足这一点，却有着其他缺陷。这是由于晶圆的不同区域结构不同，故受热的程度也是不同的，那么对于同一激光而言，由于激光的高强度，必然会导致某些区域会受到过多的热量，从而引起较大的热应力，这是生产过程中所不想面对的。

为了解决上述问题，业内在进行激光退火的同时，对衬底材料进行预加热，来减轻热应力的影响，也由此引发了多种设计。然而，对衬底材料进行预加热显然是增加了实际操作的繁琐度，且也存在例如热隔离和高温下的对准等新的问题。

基于上述情况，能否改善现有的激光退火技术，依然是个值得探究的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光退火装置及退火方法，以解决现有技术中激光退火效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种激光退火装置，包括：

激光源、分束器、倍频元件、塞孔阵、多个光程调节台、多个透镜、掩膜、吸收光阑和出射光阑；

其中，所述激光源发出的光束经分束器后形成主激光和调制激光；所述调制激光经过所述倍频元件和塞孔阵后形成调制激光阵列；所述调制激光阵列和主激光经所述多个光程调节台调整光程差后透射多个透镜并先后到达至掩膜上并透射；所述吸收光阑吸收所述调制激光阵列并使得透射后的主激光无损耗出射至出射光阑。

可选的，对于所述的激光退火装置，还包括两个主反射镜，第一主反射镜使得调制激光被反射进入所述倍频元件，第二主反射镜调整主激光光路使其经透镜后正入射至所述掩膜。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述主激光在掩膜上形成的光斑覆盖所述调制激光阵列在掩膜上形成的光斑。

可选的，对于所述的激光退火装置，还包括陷波滤波器和光束扩展器，所述陷波滤波器和光束扩展器依次位于倍频元件和塞孔阵之间。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述倍频元件为非线性光学倍频元件。

可选的，对于所述的激光退火装置，还包括控制器，所述控制器控制所述多个光程调节台调整光程差。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述主激光的光子能量和调制激光阵列的光子能量皆大于所述掩膜的能带隙。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述主激光的光子能量比所述掩膜的能带隙大0.1eV~0.25eV。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述调制激光阵列的光子能量比所述掩膜的能带隙大1.5eV~3.5eV。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述调制激光阵列到达至掩膜皆有时间差。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述时间差的范围为0.1ns~500ns。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述主激光比所述调制激光阵列到达至掩膜迟0.1ns~500ns。

可选的，对于所述的激光退火装置，所述掩膜掺杂有三、五族元素。

本发明提供一种利用如上所述的激光退火装置进行激光退火的方法，包括：

提供待退火晶圆；

依据所述待退火晶圆的结构通过所述光程调节台调整光程差；

激发激光源，扫描所述待退火晶圆并实时调整光程差。

与现有技术相比，在本发明提供的激光退火装置及退火方法中，将激光源出的光分成主激光和调制激光阵列，调制激光阵列领先主激光不同的时间间隔到达掩膜上，在掩膜的不同位置处不同程度地拓宽掩膜的能带隙，使得主激光能够按照不同的透过率透射掩膜，且吸收光阑吸收所述调制激光阵列并使得透射后的主激光无损耗出射，从而能够针对晶圆的不同表面形成不同强度的退火激光，实现精确的退火效果。

附图说明

图1为本发明实施例的激光退火装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的激光退火装置中的光程调节台的结构示意图；

图3为本发明实施例的激光退火装置的塞孔阵的结构示意图；

图4为本发明实施例的激光退火装置的能带原理图；