激光退火工藝在IGBT制造中的應用
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來(lái)源：艾邦半導體網(wǎng)
激光退火是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)背面工藝的重要步驟。對離子注入后的硅基IGBT 圓片背面進(jìn)行激光快速退火，實(shí)現激活深度，有效修復離子注入破壞的晶格結構。隨著(zhù)IGBT技術(shù)發(fā)展和薄片加工工藝研發(fā)的需要，IGBT背面退火越來(lái)越多應用激光退火技術(shù)。
1.IGBT退火技術(shù)
在垂直方向上，IGBT結構經(jīng)歷了穿通型（pouch through，PT），非穿通型（non pouch through，NPT）和電場(chǎng)截止型（field stop，FS），使器件的整體性能不斷提高。
圖 IGBT結構的變化
在NPT和FS型IGBT中，常見(jiàn)的工藝流程是先完成正面工藝包括正面金屬化工藝，再進(jìn)行硅片背面減薄，達到需要的硅片厚度，之后通過(guò)離子注入和退火工藝在背面形成P+區域（NPT IGBT的集電區）或同時(shí)形成FS IGBT的P型區（集電區）和n型場(chǎng)截止層或緩沖層。
圖 IGBT 工藝流程
由于硅片正面金屬鋁的存在，此處的退火工藝必須保證硅片正面溫度要小于500℃，因此用爐管工藝來(lái)激活時(shí)溫度必須低于500℃（一般選擇400-450℃）。但在這一溫度范圍內，注入離子的激活率很低，對器件的性能調整造成影響。
激光退火由于能夠對硅片背面進(jìn)行局域加熱，在硅片背面局部形成極高溫，大幅提高背面注入離子的激活率，同時(shí)保持硅片正面在較低溫度。
2.激光退火技術(shù)20世紀60年代后期和20世紀70年代初期偶爾出現過(guò)關(guān)于激光退火的報道，但是激光退火直到1971年才被發(fā)明出來(lái)。為了保證不損傷正面的器件結構，并保證背面的激活效果，從IGBT第四代之后，逐步采用激光退火技術(shù)取代傳統熱退火技術(shù)。
激光退火的原理是用激光束照射半導體表面，在照射區內產(chǎn)生極高的溫度，使晶體的損傷得到修復，并消除位錯的方法。它能有效地消除離子注入所產(chǎn)生的晶格缺陷，同時(shí)由于加熱時(shí)間極短（約為普通熱退火的百萬(wàn)分之一），可避免破壞集成電路的淺結電導率和其他結特性。
圖 激光退火波長(cháng)與深度的關(guān)系示意圖
激光退火工藝可以有效修復離子注入破壞的晶格結構，獲得比傳統退火方式更好的離子激活效率和激活深度，且不損傷硅片的正面器件，從而在IGBT制造過(guò)程中得到業(yè)界的廣泛關(guān)注和應用。
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