半导体退火那些事（2）

2.半导体退火的作用

2.1改善半导体的电学性能
退火过程中，材料中的缺陷得到修理，杂质原子和材料内的杙错得到排列，位于能带中动力学的载流子少，能级也就相对于更加密集。因而在退火之后，半导体材料中的电子、空穴浓度增加，载流子的迁移率增大，导电性能得到显著提高。

2.2调整材料结构
退火可以使材料内部排列更加有序，，结构得到改善。例如，熔融硅在室温下慢慢冷却，片内的结构面就产生了悬崖，使局部密度增大，直至有一定数目的共价键、氢原子或缺陷原子，形成四节体，就形成了一定的结晶形态。退火后，这些局部悬崖平缓了，片内的结构面大大减少，结晶形态得到改善。

2.3消除应力
在半导体器件制造过程中，由于加工、工艺和温度等因素，晶体材料会产生一定程度的应力，若不及时消除，会影响半导体器件的电学性能。退火可以使应力消除，材料形成平衡态，缓和晶格应变，减少晶格缺陷和杂质的数量和大小，提高半导体器件的可靠性。

3.半导体退火的常见工艺

半导体退火工艺在半导体器件制造中有着广泛的应用。例如，在CMOS 工艺中，退火可以改善晶体管的电学性能和可靠性:在太阳能电池制造中，退火可以提高太阳能电池的转换效率:在 LED 制造中，退火可以改善 LED 的发光效率和稳定性等。

半导体退火的影响因素主要包括温度、时间、气氛、材料类型和材料状态等，其中温度是影响半导体退火效果的最重要因素。常见的退火工艺可以分为热退火、光退火、电子束退火、激光退火等多种类型，其中热退火是最常用的一种退火方式。

3.1热退火

1、热退火：通过提高温度，在一定时间内加热材料，然后缓慢冷却。热退火是较为常用的半导体退火方式，一般需要在惰性气氛下加热，常用的惰性气体有氮气、氢气、氩气等。
2、快速热退火：快速热退火是一种突发性热退火工艺，一般使用激光或其他能量源在材料表面快速加热，然后在空气中急速冷却。快速热退火可以特别好的恢复晶体缺陷，并且可以有效调控材料的电学性能。

3.2激光退火

激光退火技术是利用脉冲激光能量控制精准、瞬时脉冲能量高的特性，经激光系统整形后，辐射晶圆背侧金属Ni与SiC间发生合金化反应，并依次生成Ni/Si化合物层、碳聚集位层以及碳空位层。其中碳空位层起到施主作用，以降低金属Ni与SiC衬底间的势垒差，使两者间由肖特基接触转化成良好的欧姆接触。
激光退火技术局域化和深度可控的优秀特性，适用于SiC减薄晶圆的退火处理，有效地克服传统高温热退火工艺的痛点。同时，其微/纳秒量级的退火升温速度，极高地保证了SiC晶圆金属-半导体界面C,Si,Ni三种元素的均匀分布，获得比传统高温热退火工艺更加稳定、均匀的欧姆接触。