【半導(dǎo)體資訊】IGBT的激光退火工藝-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-06-20
IGBT制造的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是快速退火工藝。激光退火（LSA）被認(rèn)為是對前道IC超淺結(jié)（USJ）和硅化物退火的技術(shù)突破，后續(xù)擴(kuò)展至BSI-CIS、TFT晶化和激光剝離等應(yīng)用領(lǐng)域。
IGBT背面工藝首先是基于已完成正面Device和金屬Al層的基礎(chǔ)上，將硅片通過機(jī)械減薄或特殊減薄工藝（如Taiko、Temporary Bonding 技術(shù)）進(jìn)行減薄處理，然后對減薄硅片進(jìn)行背面離子注入，如N型摻雜P離子、P型摻雜B離子。
IGBT激光退火可分為4個(gè)階段：
第1階段，能量從退火硅表面?zhèn)鬟f到200nm深度，此時(shí)B和P的激活濃度增加，對應(yīng)B激活濃度達(dá)到最大值；
第2階段，在500nm深度位置，當(dāng)P的激活濃度超過了B，就會(huì)在 SRP曲線上發(fā)現(xiàn)明顯的PN結(jié)中和效應(yīng)；
第3階段，隨著P的濃度不斷增加，在2μm深度位置，對應(yīng)綠光波長將實(shí)現(xiàn)有效激活，此時(shí)P激活濃度達(dá)到最大值；
第4階段，2μm以上退火深度更多地借助熱擴(kuò)散來完成，此時(shí)隨深度積分而來的激活率也獲得最大值。
激光退火工藝的優(yōu)勢
采用激光退火工藝相比傳統(tǒng)退火方式具備以下優(yōu)勢：
激光退火可確保正面器件面金屬層不產(chǎn)生損傷。
例如：金屬Al層退火，器件面溫度<400℃，當(dāng)退火面最高溫度達(dá)到1400℃，傳統(tǒng)退火方式無法確保器件面溫度<400℃，而激光退火因其以亞微秒級速度快速退火實(shí)現(xiàn)目標(biāo)溫度，從而可以將器件面的溫度有效控制在一定范圍以內(nèi)。
激光退火憑借其出色的性能，在超薄硅片如100μm以下獲得了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了超薄硅片高能量注入大結(jié)深退火需求。
激光退火可顯著提高雜質(zhì)離子激活效率，例如：峰值濃度可達(dá)1E20 atoms/cm3，通過激光退火，可以使表面離子摻雜激活濃度達(dá)到1E19~1E20 atoms/cm3，相應(yīng)地，激活率也會(huì)達(dá)到60%以上，相比傳統(tǒng)退火有非常大提升。
激光退火可實(shí)現(xiàn)較深的退火深度，激活深度可達(dá)3μm以上。
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