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激光退火

2023-07-11 14:23

随着超大规模集成电路制造技术、新型薄膜晶体管显示技术和大面积OLED显示技术的日益成熟和规模化，激光退火技术逐渐取代传统的炉管退火、快速热退火、尖峰退火、快闪退火，成为新一代主流退火技术。

自从1975年前苏联科学家Gerasi-menko开始研究激光退火以来，此后若干年里，研究者对激光退火机理的研究产生和保持了浓厚的兴趣。激光退火一个显著的特征是，在超短的时间内（数十到数百纳秒量级）将高能量密度的激光辐照（若干J/cm2）投射在退火样品一个小区域内，使得样品表面的材料熔化并在随后的降温过程中自然地在熔化层液相外延生长出晶体薄膜，重构熔化层的晶体结构。在重构晶体的过程中，离子注人导致的晶格损伤被消除，掺杂杂质在高温下扩散并重新分布，杂质原子溶解于晶体，被激活释放出空穴或者电子。

激光退火技术开始主要用于修复离子注入损伤的半导体材料,特别是硅.传统的加热退火技术是把整个工件放在真空炉中,在一定的温度(300°～1200℃)保温退火10～60min

激光退火技术在集成电路里边的应用，主要在如下三个方面：（1)给半导体器件的电极（源、漏、栅极)退火，金属化形成欧姆接触；（2)给集成电路内部的连接退火；（3)给3D的结构做退火，如存储器、NEMS等的退火。功率器件如MOSFET、IGBT等存在垂直的结构，在工作的过程中有垂直方向的电流，背面电极被用来作为欧姆接触或者发射极。这个背面电极可以方便使用激光退火技术获得。IGBT集电极结构包括两个掺杂区域：P型的表面集电极、掩埋 N 型场截止层，