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基于COMSOL软件仿真激光退火温度场

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激光退火是一种采用激光作为热源对材料进行加热的一种退火工艺,相比于管式炉退火、快速热退火等传统退火工艺,具有以下优势:
  • 加热深度浅:激光热作用的深度被控制到几微米,材料内部或者背面仍然保持在常温或较低温度状态,不易对其他器件结构造成热损伤;

  • 极短的热作用时间:高温热作用时间通常为纳秒或微秒量级,对于注入杂质激活工艺可以大幅减弱杂质扩散,避免杂质浓度再分布发生;

  • 选择性退火:激光退火工艺通常采用扫描方式进行,可以对材料进行局部和选择性退火。

图1 激光退火示意图
1、 模型简介

如图1所示,当激光照射到硅晶圆表面时,激光的能量会被晶圆表层吸收并转化为热量,从而使晶圆的温度升高,诱发了局部熔化和再结晶,改变材料的物理和化学特性。

图2 几何结构模型  

图3 参数设置  

图4 脉冲加载函数  

2、 物理场选取

图5 物理场及边界选取  

图5展示了温度场计算模型选取的相变材料、热绝缘、热通量、热源等物理场边界条件。本模型利用固体传热物理场进行计算。

3、 计算结果

图6 11个脉冲作用下的温度曲线图  

图7 局部温度曲线放大图  

图8 不同能量密度随深度的变化  

图9 不同监测点随能量密度的变化  

通过COMSOL软件仿真激光辐照在硅晶圆上产生的温度场分布,详细的分析了激光能量密度对激活深度以及背面温度的影响。


来源:旋算仿真工作室
Comsol化学材料控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-15
最近编辑:2月前
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