半導體結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種半導體結(jié)構(gòu)及其制造方法。半導體結(jié)構(gòu)的制造方法包括以下步驟。形成一N型漂移層(N drift layer)。形成一N型緩沖層(N buffer layer)于N型漂移層上，N型緩沖層包括一N型摻雜物。形成一P型重摻雜層(P+implantation layer)于N型緩沖層上，P型重摻雜層包括一P型摻雜物。以一激光光源照射N型緩沖層及P型重摻雜層以活化N型摻雜物及P型摻雜物。其中，激光光源包括一紅外光(IR)及一綠光激光(green laser)，紅外光以大于300毫米/秒(mm/s)至600毫米/秒的掃描速度(scan speed)照射N型緩沖層及P型重摻雜層，紅外光包括多個紅外光脈沖，紅外光脈沖的脈沖時間(pulse time)為大于30納秒(ns)至200納秒。
【專利說明】半導體結(jié)構(gòu)及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體結(jié)構(gòu)及其制造方法，且特別是涉及一種應(yīng)用于功率元件的半導體結(jié)構(gòu)及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵極雙載子晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)是功率元件的一種，由金氧半場效電晶體(MOSFET)及具有PNP接面的雙載子晶體管所并聯(lián)起來而成。絕緣柵極雙載子晶體管兼具兩種元件的優(yōu)點，包括高輸入阻抗和低導通壓降兩種特性，在大電流操作下可降低導通及開關(guān)的功率損耗，因此廣泛運用于綠能、電動車及工業(yè)馬達等領(lǐng)域。
[0003]然而，絕緣柵極雙載子晶體管中，為了在晶背上形成P-N接面，從晶背上注入η型或P型離子后，必須加熱回火以活化注入的離子，但高溫加熱通常會造成芯片正面的鋁導線的損傷。因此，為了能夠提供具有良好特性的絕緣柵極雙載子晶體管，注入離子的活化技術(shù)是重要的課題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種半導體結(jié)構(gòu)及其制造方法。在該半導體結(jié)構(gòu)的制造方法中，以具有特定脈沖時間和掃描速度的紅外光及綠光激光活化半導體結(jié)構(gòu)的摻雜物，可以達到具有不同摻雜類型的深層與淺層的活化，并且使得兩者之間仍具有清楚的P-N接面，進而可以應(yīng)用于多種類型的元件。
[0005]為達上述目的，根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的一實施例，提出一種半導體結(jié)構(gòu)的制造方法。半導體結(jié)構(gòu)的制造方法包括以下步驟。形成一 N型漂移層(N drift layer)。形成一 N型緩沖層(N buffer layer)于N型漂移層上，N型緩沖層包括一 N型摻雜物。形成一 P型重摻雜層(P+implantat1n layer)于N型緩沖層上,P型重摻雜層包括一 P型摻雜物。以一激光光源照射N型緩沖層及P型重摻雜層以活化N型摻雜物及P型摻雜物。其中，激光光源包括一紅外光(IR)及一綠光激光(green laser),紅外光以大于300毫米/秒(mm/s)至600毫米/秒的掃描速度(scan speed)照射N型緩沖層及P型重摻雜層，紅外光包括多個紅外光脈沖，紅外光脈沖的脈沖時間(pulse time)為大于30納秒(ns)至200納秒。
[0006]根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的另一實施例，提出一種半導體結(jié)構(gòu)。半導體結(jié)構(gòu)包括一 N型漂移層、一 N型緩沖層、一 P型重摻雜層以及一非結(jié)晶硅層。N型緩沖層形成于N型漂移層上，N型緩沖層包括一 N型摻雜物。P型重摻雜層形成于N型緩沖層上，P型重摻雜層包括一 P型摻雜物。非結(jié)晶硅層形成于P型重摻雜層上。
[0007]為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下:

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1A至圖1B繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的一實施例的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法示意圖；
[0009]圖1C繪示半導體結(jié)構(gòu)中各膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖；
[0010]圖2A至圖2B繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的另一實施例的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法示意圖；
[0011]圖2C繪示半導體結(jié)構(gòu)中各膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖；
[0012]圖3A至圖3D繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一實施例的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法示意圖；
[0013]圖3E繪示半導體結(jié)構(gòu)中各膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖；
[0014]圖4繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實施例的半導體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于功率元件的示意圖；
[0015]圖5是繪示實施例中的膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖；
[0016]圖6是繪示實施例中的膜層的摻雜濃度相對于注入深度的另一關(guān)系圖；
[0017]圖7是繪示實施例中的膜層的摻雜濃度相對于注入深度的又一關(guān)系圖。
[0018]符號說明
[0019]100、200、300:半導體結(jié)構(gòu)
[0020]100a、100b:表面
[0021]110、710:N 型漂移層
[0022]120、120’、720:N 型緩沖層
[0023]120d、130d:注入深度
[0024]130:P型重摻雜層
[0025]140、140’:非結(jié)晶硅層
[0026]150:鈦金屬層
[0027]160:硅化鈦層
[0028]700:功率元件
[0029]700b:基極
[0030]700e:射極
[0031]700g:柵極
[0032]700η:Ν型重摻雜區(qū)
[0033]730:Ρ型集極層
[0034]L:激光光源
[0035]L1:紅外光
[0036]L2:綠光激光
[0037]SIMS-1 ?SM-3、SRP-1 ?SPR-8:曲線

【具體實施方式】
[0038]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實施例中，半導體結(jié)構(gòu)的制造方法中，以具有特定脈沖時間和掃描速度的紅外光及綠光激光活化半導體結(jié)構(gòu)的摻雜物，可以達到具有不同摻雜類型的深層與淺層的活化，并且使得兩者之間仍具有清楚的P-N接面，進而可以應(yīng)用于多種類型的元件。以下是參照所附附圖詳細敘述本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實施例。附圖中相同的標號用以標示相同或類似的部分。需注意的是，附圖已簡化以利清楚說明實施例的內(nèi)容，實施例所提出的細部結(jié)構(gòu)為舉例說明之用，并非對本
【發(fā)明內(nèi)容】
欲保護的范圍做限縮。具有通常知識者當可依據(jù)實際實施態(tài)樣的需要對該些結(jié)構(gòu)加以修飾或變化。
[0039]圖1A至圖1B繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的一實施例的半導體結(jié)構(gòu)100的制造方法示意圖，圖1C繪示半導體結(jié)構(gòu)100中各膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖。
[0040]如圖1A所示，形成N型漂移層(N drift layer) 110，以及形成N型緩沖層(Nbuffer layer) 120’于N型漂移層110上，N型緩沖層120’包括一 N型摻雜物。
[0041]接著,如圖1B所示,形成P型重摻雜層(P+implantat1n layer) 130, P型重摻雜層130包括一 P型摻雜物。實施例中，例如是將P型摻雜物注入N型緩沖層120’中，而在原來的N型緩沖層120’中鄰近上表面處形成P型重摻雜層130，而形成P型重摻雜層130于N型緩沖層120上。
[0042]接著，如圖1B所示，以激光光源L照射N型緩沖層120及P型重摻雜層130以活化N型摻雜物及P型摻雜物。實施例中，激光光源L包括一紅外光(IR)及一綠光激光(greenlaser),紅外光以大于300毫米/秒(mm/s)至600毫米/秒的掃描速度(scan speed)照射N型緩沖層120及P型重摻雜層130，紅外光包括多個紅外光脈沖，紅外光脈沖的脈沖時間(pulse time)為大于30納秒(ns)至200納秒。至此,形成于圖1B所示的半導體結(jié)構(gòu)100。
[0043]實施例中，N型漂移層110例如是形成于硅晶片中，N型摻雜物例如是磷⑵，P型摻雜物例如是硼(B)。
[0044]實施例中，以硅晶片為例，以具有較短波長的激光照射時，產(chǎn)生的熱能比較會集中在表面，而以具有較長波長的激光照射時，產(chǎn)生的熱能比較會穿透到硅晶片的內(nèi)部。因此，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實施例中，激光光源L的綠光激光用以活化較接近半導體結(jié)構(gòu)100的表面的P型重摻雜層130，而紅外光用以活化較遠離半導體結(jié)構(gòu)100的表面10a的N型緩沖層120，如此一來，激光光源L的熱能局部地產(chǎn)生于半導體結(jié)構(gòu)100中具有特定深度處，半導體結(jié)構(gòu)100的另一相對表面10b上的其他金屬導線或電極結(jié)構(gòu)等(未繪示)不會受到高溫而破壞。換句話說，以具有紅外光及綠光激光的激光光源L活化半導體結(jié)構(gòu)100的摻雜物，可以達到同時活化具有不同摻雜類型的深層(N型緩沖層120)與淺層(P型重摻雜層130)的效果O
[0045]實施例中，激光光源L的脈沖時間和掃描速度是關(guān)鍵的。脈沖時間的增加可以視作功率與能量的增加，這會使得活化量增加，也會增加摻雜物的擴散速率。掃描速度的減小，也會增大N型緩沖層120和P型重摻雜層130的受熱程度。因此，根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實施例，以激光光源L照射并進行活化，其中紅外光以大于300毫米/秒至600毫米/秒的掃描速度、以及大于30納秒至200納秒的脈沖時間，可以活化N型緩沖層120到需要的深度，同時又不過度活化P型重摻雜層130，而使得兩者之間仍具有清楚的P-N接面。當N型緩沖層120具有的深度增大時，半導體結(jié)構(gòu)100可以應(yīng)用的元件類型就越多，例如可以應(yīng)用在電壓條件更高的元件，也可對未來的各種元件的設(shè)計具有很大優(yōu)勢。一實施例中，激光光源L的頻率例如是30?600千赫茲(kHz)，頻率增高也可強化深層的活化效果。
[0046]如圖1C所示，N型緩沖層120的注入深度120d大于P型重摻雜層130的注入深度130d，且注入深度130d所在位置即為N型緩沖層120與P型重摻雜層130之間的P-N接面(P-N junct1n)。實施例中，N型緩沖層120的注入深度120d大約是1.5-3微米(um)，P型重摻雜層130的注入深度130d大約是0.5-1微米(um)。實施例中，N型緩沖層120的摻雜濃度大約是lel5?16，P型重摻雜層130的摻雜濃度大約是lel9。
[0047]一實施例中，紅外光及綠光激光例如是同時照射N型緩沖層120及P型重摻雜層130。另一實施例中，紅外光及綠光激光例如是依序照射N型緩沖層120及P型重摻雜層130，舉例來說，先以紅外光照射N型緩沖層120以活化N型摻雜物，再以綠光激光照射P型重摻雜層130以活化P型摻雜物。
[0048]實施例中，綠光激光的掃描速度例如是10?2200毫米/秒(mm/s)，較佳地例如是730?1100毫米/秒(mm/s)。綠光激光也可包括多個綠光激光脈沖，綠光激光脈沖的脈沖時間例如是----30?200納秒(ns)。
[0049]一實施例中，還可形成一金屬線路層(未繪示)于P型重摻雜層130上。
[0050]圖2A至圖2B繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的另一實施例的半導體結(jié)構(gòu)200的制造方法示意圖，圖2C繪示半導體結(jié)構(gòu)200中各膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖。本實施例的半導體結(jié)構(gòu)200與前述實施例的半導體結(jié)構(gòu)100不同之處在于半導體結(jié)構(gòu)200的制造方法還包括形成非結(jié)晶(amorphous)娃層140于P型重摻雜層130上。
[0051]如圖2A所示，形成N型漂移層110、N型緩沖層120’于N型漂移層110上、以及非結(jié)晶硅層140’于N型緩沖層120’上。
[0052]形成非結(jié)晶娃層140’的方式有很多種。一實施例中，可以經(jīng)由派鍍(sputtering)或化學氣相沉積(CVD)等方式形成一新增的非結(jié)晶硅層140’于N型緩沖層120’上。另一實施例中，非結(jié)晶硅層140’也可以經(jīng)由離子注入方式形成，例如是以重離子(例如是氬離子)將既有的N型緩沖層120’的表面的結(jié)晶硅結(jié)構(gòu)破壞成非結(jié)晶結(jié)構(gòu)，而形成非結(jié)晶硅層140，。
[0053]接著，如圖2B所示，注入P型摻雜物以形成P型重摻雜層130于非結(jié)晶硅層140之下。實施例中，例如是將P型摻雜物注入非結(jié)晶硅層140’中，而在原來的非結(jié)晶硅層140’中鄰近下表面處形成P型重摻雜層130，以形成P型重摻雜層130于非結(jié)晶硅層140之下。一實施例中，例如是以能量為80keV，濃度為lel5?16的氬離子注入而形成非晶硅層140’，然后將濃度為I?5el5的硼注入非結(jié)晶硅層140’中。實施例中，非結(jié)晶硅層140的厚度例如是20?1000納米。
[0054]接著，如圖2B所示，以激光光源L照射N型緩沖層120及P型重摻雜層130以活化N型摻雜物及P型摻雜物。激光光源L同前所述，在此不再贅述。至此，形成于圖2B所示的半導體結(jié)構(gòu)200。
[0055]如圖2C所示，N型緩沖層120的注入深度120d大于P型重摻雜層130的注入深度130d，且注入深度130d所在位置即為N型緩沖層120與P型重摻雜層130之間的P-N接面。
[0056]實施例中，以硅晶片為例，硼摻雜物(P型摻雜物)在結(jié)晶硅中擴散速度較快，在非結(jié)晶硅中擴散速度較慢(大約可以減慢50?70%)。將硼摻雜物注入非結(jié)晶硅層140并以激光光源L進行活化之后，硼摻雜物會擴散至非結(jié)晶硅層140中的鄰接N型緩沖層120處，而形成P型重摻雜層130，使得原來的非結(jié)晶硅層140與N型緩沖層120的接面成為N型緩沖層120與P型重摻雜層130之間的P-N接面。同時，因為硼摻雜物在非結(jié)晶硅層140中的擴散速度較慢，硼摻雜物能夠較佳地固定于P型重摻雜層130，維持住良好的P-N接面。并且，基于硼摻雜物在非結(jié)晶硅層140中的擴散速度較慢，激光光源L的功率可以提高，進而增加較深的區(qū)域的活化程度。
[0057]一實施例中，還可形成一金屬線路層(未繪不)于非結(jié)晶娃層140上。
[0058]圖3A至圖3D繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一實施例的半導體結(jié)構(gòu)300的制造方法示意圖，圖3E繪示半導體結(jié)構(gòu)300中各膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖。本實施例的半導體結(jié)構(gòu)300與前述實施例的半導體結(jié)構(gòu)200不同之處在于半導體結(jié)構(gòu)300的制造方法還包括形成硅化鈦層160于非結(jié)晶硅層140上。
[0059]如圖3A所示(類似于圖2A所述的步驟)，形成N型漂移層110、N型緩沖層120’于N型漂移層110上、以及非結(jié)晶硅層140’于N型緩沖層120’上。
[0060]接著，如圖3B所示(類似于圖2B所述的步驟)，注入P型摻雜物以形成P型重摻雜層130于非結(jié)晶硅層140之下。一實施例中，例如是以能量為80keV，濃度為lel5?16的氬離子注入而形成非晶硅層140’，然后將濃度為I?5el5的硼注入非結(jié)晶硅層140’中。接著，以紅外光LI照射N型緩沖層120以活化N型摻雜物。
[0061]接著，如圖3C所不,形成鈦金屬層150于非結(jié)晶娃層140上。實施例中，紅外光LI照射的步驟于形成鈦金屬層150于非結(jié)晶硅層140上的步驟之前進行。
[0062]接著，如圖3D所示，以綠光激光L2照射鈦金屬層150及非結(jié)晶硅層140，以形成硅化鈦層160于非結(jié)晶硅層140上。相較于紅外光LI可提供較深層的熱能，對于N型緩沖層120具有良好的活化效果，綠光激光L2所提供的熱能比較集中在表層，除了可以抑制P型摻雜物往N型緩沖層120內(nèi)部擴散，尚可以提供能量使鈦金屬層150與非結(jié)晶硅層140中的硅反應(yīng)而形成硅化鈦層160。實施例中，硅化鈦層160則可以促使P型重摻雜層130中的P型摻雜物(例如是硼)往硅化鈦層160擴散，而比較不傾向往P型重摻雜層130與N型緩沖層120的接面擴散，而可以維持住良好的P-N接面。換句話說，本步驟中以綠光激光對半導體結(jié)構(gòu)進行照射，可以同時達到活化P型摻雜物以及形成硅化鈦層160以強化維持良好的P-N接面的效果。
[0063]如圖3E所示，N型緩沖層120的注入深度120d大于P型重摻雜層130的注入深度130d，且注入深度130d所在位置即為N型緩沖層120與P型重摻雜層130之間的P-N接面。
[0064]一實施例中，還可形成一金屬線路層(未繪示)于硅化鈦層160上。
[0065]圖4繪示依照本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實施例的半導體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于功率元件的示意圖。實施例中，如圖4所示,功率元件700例如是絕緣柵極雙載子晶體管(insulated gate bipolartransistor, IGBT)，N型漂移層710、N型緩沖層720及P型集極層730位于功率元件700的晶背側(cè)，功率元件700的晶面?zhèn)壬暇哂袞艠O700g、射極700e、基極700b及N型重摻雜區(qū)700η。N型緩沖層720例如是功率元件700的場停止層(filed stop layer)。
[0066]一實施例中，可以利用本
【發(fā)明內(nèi)容】
所述的半導體結(jié)構(gòu)制造方法制作N型漂移層710,N型緩沖層720及P型集極層730，其中N型漂移層710對應(yīng)于N型漂移層110、N型緩沖層720對應(yīng)于N型緩沖層120，P型集極層730可對應(yīng)于P型重摻雜層130。另一實施例中，也可以應(yīng)用本
【發(fā)明內(nèi)容】
所述的制作P型重摻雜層130及非結(jié)晶硅層140的方式制作功率元件700的P型集極層730。再一實施例中，還可以本
【發(fā)明內(nèi)容】
所述的制作P型重摻雜層130、非結(jié)晶硅層140及硅化鈦層160的方式制作功率元件700的P型集極層730。
[0067]以下就實施例作進一步說明。以下列出半導體結(jié)構(gòu)的制作條件及量測結(jié)果。然而以下的實施例為例示說明之用，而不應(yīng)被解釋為本
【發(fā)明內(nèi)容】
實施的限制。
[0068]圖5是繪示實施例中的膜層的摻雜濃度相對于注入深度的關(guān)系圖。如圖5所示的實施例中，是應(yīng)用本
【發(fā)明內(nèi)容】
所述的制作N型漂移層110、N型緩沖層120及P型重摻雜層130的方式制作功率元件的N型漂移層、N型緩沖層及P型集極層。
[0069]如圖5所示，曲線SIMS-1表示以能量480keV將劑量為lel4的磷注入功率元件的晶背面的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系。接著，對注入的磷照射激光光源以進行活化。曲線SRP-1表示以照射通量為6.3焦耳/平方公分(J/cm2)、照射點的尺寸為直徑50微米(μ m)、脈沖時間為30納秒及頻率為60千赫茲(kHz)的綠光激光(波長515納米)照射后的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系，曲線SRP-2和曲線SRP-3的活化條件同曲線SRP-1，改變照射通量為
3.8焦耳/平方公分和1.3焦耳/平方公分。曲線SIMS-1的數(shù)據(jù)由二次離子質(zhì)譜(Second1n mass spectroscopy, SIMS)測量而得，曲線SRP-1?SRP-3的數(shù)據(jù)由展布電阻分布狀況測定法(Spreading resistance profiling, SRP)測量而得。
[0070]由曲線SRP-3可看出，當照射通量為1.3焦耳/平方公分時，深度超過0.5微米以上的部分幾乎未活化。由曲線SRP-1和SRP-2可看出，當照射通量為3.8焦耳/平方公分和6.3焦耳/平方公分時，雖然已活化，但表面淺層部分幾乎都已熔化。換言之，以綠光激光照射不足以達成表面及深層同時活化的效果。
[0071]圖6是繪示實施例中的膜層的摻雜濃度相對于注入深度的另一關(guān)系圖。如圖6所示的實施例中，對功率元件(N型緩沖層120及P型重摻雜層130)照射紅外光(波長1046納米)。
[0072]如圖6所示，曲線SIMS-2表示以能量30keV將劑量為lel5的硼注入功率元件的晶背面的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系，曲線SIMS-1表示以能量480keV將劑量為lel4的磷注入功率元件的晶背面的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系。曲線SRP-4表示以功率6.5瓦(W)及脈沖時間200納秒的紅外光照射后的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系，曲線SRP-5表示以功率4.5瓦及脈沖時間30納秒的紅外光照射后的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系。曲線SMS-2的數(shù)據(jù)由二次離子質(zhì)譜測量而得，曲線SRP-4?曲線SRP-5的數(shù)據(jù)由展布電阻分布狀況測定法測量而得。曲線SRP-4?曲線SRP-5的紅外光的掃描速度均為440微米/秒(mm/s)，照射通量分別為7.1、10.2焦耳/平方公分，頻率均為60千赫茲(kHz)。
[0073]由曲線SRP-4和曲線SRP-5可看出，當脈沖時間由30納秒提高至200納秒時，力口熱總時間增加，對于較深層部分的活化程度有所提升，例如是在深度約0.5微米處具有很明顯的轉(zhuǎn)折，而在深度約0.5?1.2微米之間的范圍具有良好的摻雜濃度。此外，紅外光的掃描速度為440微米/秒，此相對較慢的掃描速度使得芯片(功率元件)的受熱較多，因而使得活化量較大。
[0074]圖7是繪示實施例中的膜層的摻雜濃度相對于注入深度的又一關(guān)系圖。如圖7所示的實施例中，對功率元件(N型緩沖層120及P型重摻雜層130)照射紅外光。
[0075]如圖7所示，曲線SIMS-3表示以能量80keV將劑量為5el5的硼注入功率元件的晶背面的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系，曲線SIMS-4表示以能量1.5MeV將劑量為lel2的磷注入功率元件的晶背面的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系。曲線RTA表示以1000°C的加熱溫度及30秒的加熱時間進行快速回火處理(rapid thermal annealing)后的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系，曲線SRP-6表示以功率為16.8瓦及掃描速度為600毫米/秒的紅外光照射后的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系，曲線SRP-7表示以功率16.8瓦及掃描速度為300毫米/秒的紅外光照射后的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系，曲線SRP-8表示以功率16.0瓦及掃描速度為300毫米/秒的紅外光照射后的摻雜濃度與注入深度的關(guān)系。曲線SRP-6?曲線SRP-8的紅外光的頻率均為300千赫茲(kHz)，脈沖時間均為200納秒，激光光源照射點的尺寸均為直徑50微米、點與點之間的重疊程度(overlap)均為96%，照射通量均為2.9焦耳/平方公分。
[0076]以加熱方式進行活化，由于加上升溫和降溫的時間之后，整體熱處理的時間較長，因而會造成摻雜物的擴散時間拉長。由曲線RTA可看出，雖然N型緩沖層的活化深度可以達到2.5微米，P型重摻雜層的活化深度也到達了 0.9微米，顯示硼已經(jīng)往外擴散，這會造成P-N接面不良的結(jié)果。再者，由曲線SRP-7和曲線SRP-8可看出，當掃描速度降到300毫米/秒時，P型重摻雜層的活化深度到達1.2微米，顯示硼已經(jīng)嚴重地往外擴散，這是因為掃描速度的下降造成受熱較多，因而使得活化量太大所造成。相對地，由曲線SRP-6可看出，當功率為16.8瓦搭配掃描速度為600毫米/秒時，提供較佳的加熱程度，使得不僅P型重摻雜層的活化深度到達了 0.7微米(硼并未往外擴散)，N型緩沖層的活化深度也可以達到1.8微米，顯見對于較深層部分的活化程度也有良好的效果。
[0077]綜上所述，雖然已結(jié)合以上較佳實施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，包括: 形成一 N型漂移層(N drift layer)； 形成一 N型緩沖層(N buffer layer)于該N型漂移層上，該N型緩沖層包括一 N型摻雜物； 形成一 P型重摻雜層(P+implantat1n layer)于該N型緩沖層上,該P型重摻雜層包括一 P型摻雜物；以及 以一激光光源照射該N型緩沖層及該P型重摻雜層以活化該N型摻雜物及該P型摻雜物； 其中，該激光光源包括一紅外光(IR)及一綠光激光(green laser)，該紅外光以大于300毫米/秒(mm/s)至600毫米/秒的掃描速度(scan speed)照射該N型緩沖層及該P型重摻雜層，該紅外光包括多個紅外光脈沖，該些紅外光脈沖的脈沖時間(pulse time)為大于30納秒(ns)至200納秒。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該紅外光及該綠光激光同時照射或依序照射。
3.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該N型摻雜物為磷(P)，該P型摻雜物為硼⑶。
4.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該激光光源的頻率為30?600千赫茲(kHz) ο
5.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該綠光激光的掃描速度為10?2200 毫米 / 秒(mm/s)。
6.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該綠光激光包括多個綠光激光脈沖，該些綠光激光脈沖的脈沖時間為30?200納秒(ns)。
7.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括: 形成一金屬線路層于該P型重摻雜層上。
8.如權(quán)利要求1所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括形成一非結(jié)晶(amorphous)娃層于該P型重摻雜層上。
9.如權(quán)利要求8所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成該非結(jié)晶硅層于該P型重摻雜層上的步驟包括: 形成該P型重摻雜層之前，形成該非結(jié)晶硅層于該N型緩沖層上；以及 注入該P型摻雜物以形成該P型重摻雜層于該非結(jié)晶硅層之下。
10.如權(quán)利要求8所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該非結(jié)晶硅層經(jīng)由濺鍍(sputtering)、化學氣相沉積(CVD)或離子注入方式形成。
11.如權(quán)利要求8所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該非結(jié)晶硅層的厚度為20?1000納米。
12.如權(quán)利要求8所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括: 形成一金屬線路層于該非結(jié)晶硅層上。
13.如權(quán)利要求8所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括形成一硅化鈦層于該非結(jié)晶硅層上。
14.如權(quán)利要求13所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中形成該硅化鈦層的步驟包括: 形成一鈦金屬層于該非結(jié)晶硅層上；以及 以該綠光激光照射該鈦金屬層及該非結(jié)晶硅層。
15.如權(quán)利要求14所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，其中以該紅外光照射的步驟于形成該鈦金屬層于該非結(jié)晶硅層上的步驟之前進行。
16.如權(quán)利要求13所述的半導體結(jié)構(gòu)的制造方法，還包括: 形成一金屬線路層于該硅化鈦層上。
17.—種半導體結(jié)構(gòu),包括: N型漂移層； N型緩沖層形成于該N型漂移層上，該N型緩沖層包括一 N型摻雜物； P型重摻雜層形成于該N型緩沖層上，該P型重摻雜層包括一 P型摻雜物；以及 非結(jié)晶硅層形成于該P型重摻雜層上。
18.如權(quán)利要求17所述的半導體結(jié)構(gòu)，還包括一硅化鈦層形成于該非結(jié)晶硅層上。
【文檔編號】H01L29/739GK104517838SQ201310524556
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李隆盛, 李傳英 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院