【半導體資訊】IGBT的激光退火工藝-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-06-20
IGBT制造的一個關鍵環節就是快速退火工藝。激光退火（LSA）被認為是對前道IC超淺結（USJ）和硅化物退火的技術突破，后續擴展至BSI-CIS、TFT晶化和激光剝離等應用領域。
IGBT背面工藝首先是基于已完成正面Device和金屬Al層的基礎上，將硅片通過機械減薄或特殊減薄工藝（如Taiko、Temporary Bonding 技術）進行減薄處理，然后對減薄硅片進行背面離子注入，如N型摻雜P離子、P型摻雜B離子。
IGBT激光退火可分為4個階段：
第1階段，能量從退火硅表面傳遞到200nm深度，此時B和P的激活濃度增加，對應B激活濃度達到最大值；
第2階段，在500nm深度位置，當P的激活濃度超過了B，就會在 SRP曲線上發現明顯的PN結中和效應；
第3階段，隨著P的濃度不斷增加，在2μm深度位置，對應綠光波長將實現有效激活，此時P激活濃度達到最大值；
第4階段，2μm以上退火深度更多地借助熱擴散來完成，此時隨深度積分而來的激活率也獲得最大值。
激光退火工藝的優勢
采用激光退火工藝相比傳統退火方式具備以下優勢：
激光退火可確保正面器件面金屬層不產生損傷。
例如：金屬Al層退火，器件面溫度<400℃，當退火面最高溫度達到1400℃，傳統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現目標溫度，從而可以將器件面的溫度有效控制在一定范圍以內。
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注和應用，實現了超薄硅片高能量注入大結深退火需求。
激光退火可顯著提高雜質離子激活效率，例如：峰值濃度可達1E20 atoms/cm3，通過激光退火，可以使表面離子摻雜激活濃度達到1E19~1E20 atoms/cm3，相應地，激活率也會達到60%以上，相比傳統退火有非常大提升。
激光退火可實現較深的退火深度，激活深度可達3μm以上。
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