[发明专利]用于通过激光能量照射半导体材料表面的方法及装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种借助激光器对半导体材料表面进行照射的方法。进一步地，本发明涉及一种用于对半导体材料表面进行照射的激光器装置。

发明背景

对于诸如非晶硅的热退火以便得到再结晶以及掺杂物活化的应用而言，半导体材料表面的激光照射是众所周知的。通过能够进行非常快速的热处理和浅的加热区域深度，这种技术提供了优于传统性加热处理的显著优点。

因为激光光点的形状和/或大小通常与有待照射的区域的形状和/或大小不相配，现有技术提供了几种手段来用于将激光的形状确定为使得半导体材料层的具有特定的大小及形状的一个区域或者多个此类分离开的区域的一个图案能够接受照射。例如，如US2003199176中所说明的一种广为人知的技术利用阴影掩模来为该激光光点确定形状。此类阴影掩模可具有多个孔径。

因为该激光光点的大小是远小于一个管芯（也称为芯片或器件）的大小，这是由于该照射过程所要求的高能量密度以及传统上可获得的激光源的低能量输出，所以使用传统的阴影掩模技术的第一个缺点是：当必需对一个完整的管芯或者一个管芯内的较大图案进行照射时，激光光点不得不跨过或者扫描该管芯或该图案以便对其完全地进行照射。这可能会导致处理速度下降以及生产成本增加。

第二个缺点是：如果激光光点扫描或者跨过该图案，由于激光能量密度的变化而可能会在掺杂物活化率或深度及在表面质量中产生不均匀性。

第三个缺点是：如果有待照射的连续图案（即一个未分离区域的图案）的大小大于该激光光点，多个顺序的激光光点将在该图案的某些部分处重叠，从而造成在掺杂物活化率或深度以及在表面质量中的不均匀性。

考虑到上述激光照射过程的这些缺点，对于根据本发明的激光照射装置存在一种明确的需要，作为第一目的，该装置可提供对半导体材料层进行处理的能力而无需跨过或者扫描在一个图案或一个管芯以便将其完全照射，这会导致提高的处理速度以及降低的生产成本。

作为第二个目的，本发明可提供一种装置，该装置的处理性能是较少地取决于激光能量密度的波动并且其结果是就掺杂物活化率或深度以及表面质量而言实现了提高的管芯内均匀性。

作为第三个目的，本发明可提供一种装置，该装置允许使用者将该激光束光点的形状和/或大小控制和调节到有待照射的区域的几何形状上，由此提高了生产率以及生产的灵活性。

作为第四个目的，本发明可提供一种装置，该装置允许减少或者甚至抑制重叠并且其结果是就掺杂物活化率或深度以及表面质量而言提高了均匀性。

作为第五个目的，本发明可显著地限制为了允许使光束点的形状和/或大小与有待照射的区域相匹配所要求的光学元件的数量，因此降低了该装置的成本和大小。

本发明通过使用一个主激光束并且通过使用一个光学系统实现了上述目的，通过一个用于确定形状的装置将该主激光束的形状确定成多个次级激光束，该确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径的形状和/或大小对应于有待照射的半导体材料层的一个公共区域的形状和/或大小，并且该光学系统被适配成用于叠加这些次级激光束以便对所述公共区域进行照射。发明概述

本发明是针对用于对半导体材料进行照射的装置，该装置包括：

一个激光器，该激光器产生一个主激光束；

一个光学系统；

以及一个用于为该主激光束确定形状的装置，该确定形状的装置包括多个孔径，这些孔径用于将该主激光束的形状确定成多个次级激光束；

其特征在于这些单独的孔径的形状和/或大小对应于一个有待照射的半导体材料层的一个公共区域的形状和/或大小，并且其特征在于该光学系统被适配成用于叠加这些次级激光束以便对所述公共区域进行照射。

另外，本发明是针对此类装置在制造半导体器件中的用途。

附图简要说明

图1展示了根据本发明的装置的一个实施方案。

图2展示了根据本发明的装置的另一个实施方案。

图3展示了根据本发明的一种所谓的“迷你-变焦头”。

图4展示了根据本发明通过一个“迷你-变焦头”进行精准聚焦的可能性。

图5展示了根据本发明的装置的一个替代实施方案。

图6展示了该多个孔径的一种改变。

发明描述

本领域的普通技术人员应理解以下说明的这些实施方案根据本发明仅是解释性的而并非限制本发明的预期范围。也可以考虑其他的实施方案。根据本发明的一个第一实施方案，在此提供了一种用于对半导体材料进行照射的装置，该装置包括：

一个激光器，该激光器产生了一个主激光束；