レーザードーピングに最適なレーザー製品とは？

レーザードーピング（Laser Doping）とは、半導体基板や薄膜（シリコンや、次世代パワー半導体材料であるSiC：シリコンカーバイドなど）の特定の領域にレーザー光を照射し、局所的に加熱・溶融させることで、不純物（ドーパント）を狙った深さや濃度で効果的に拡散・注入する表面工学プロセスの一種です。

従来の拡散炉を用いた熱拡散プロセスでは、ウエハ全体を長時間にわたって高温にさらす必要があり、周辺構造への熱損傷や、不純物が意図しない領域まで広がってしまう「再拡散」が大きな課題となっていました。それに対してレーザードーピングには、以下のような極めて大きなメリットがあります。

• 局所的・選択的なドーピングが可能：レーザービームを必要な箇所にのみ正確に照射できるため、周囲のパターンや基板深部への熱影響・熱損傷を最小限に抑え、微細な素子構造を維持できます。

• 短時間処理による高い生産性：パルスレーザーによる瞬時の加熱・冷却プロセス（ナノ秒オーダー）であるため、処理時間が極めて短く、スループットの向上に大きく貢献します。

• 次世代パワー半導体（SiCなど）への適応性：熱拡散が非常に困難な結晶構造を持つ新材料に対しても、表面層のみを局所的に溶融させることで、高精度な不純物導入を可能にします。

この技術は、太陽電池（ソーラーセル）の高効率化を支える「選択的エミッタ（Selective Emitter）」の形成や、EV（電気自動車）などで需要が急増しているパワー半導体の製造プロセスにおいて、デバイスの性能向上とコスト削減を両立するキーテクノロジーとして広く活用されています。

レーザードーピングに最適なレーザー製品

米国Photonics Industries社が提供する「DXGシリーズ」および「DXG Long Pulse（LP）シリーズ」は、これらのシビアな要求を満たす最適なソリューションです。どちらのシリーズも、卓越したビーム品質とコンパクトな設計を兼ね備えており、装置（OEM）への組み込みにも高い柔軟性を提供します。

DXG シリーズ（標準ナノ秒モデル）

「DXGシリーズ」は、コンパクトな水冷式固体DPSS Qスイッチ・ナノ秒レーザーです。高パルスエネルギーと高い繰り返し周波数を高次元で両立しており、精密かつハイスループットなレーザードーピングが要求される生産ラインに最適です。

• 高パルスエネルギー・高出力：10kHzの繰り返し周波数において、最大約4mJのパルスエネルギーと、最大40Wの平均出力を実現。シングルショットから50kHzまでの繰り返し周波数に対応し、高速な処理を可能にします。

• 短パルス幅によるシャープな加熱：パルス幅はモデルに応じて約20ns〜25nsと短く、高精度なビーム品質を活かしたシャープかつ局所的な加熱・溶融を可能にします。

• 波長バリエーション：対象となる半導体材料の光吸収特性に合わせて最適な波長を選択できるよう、532nm（グリーン）、355nm（UV）および266nm（DUV）のラインアップが用意されています。

• 優れたビーム品質：ビーム空間モードはM² < 1.2の完全なTEM00出力を誇り、微細なスポットでも均一なエネルギー照射を保証します。

• 高度なパルス制御機能：PEC制御や臨機応変な照射が可能なPSO機能を搭載しており、ウエハ上での均一でムラのない精密なドーピングプロセスを可能にします。

DXG Long Pulse（LP）シリーズ（ロングパルスモデル）

「DXG Long Pulseシリーズ」は、パルス幅を「80ns」まで拡張したユニークなNd:YAGナノ秒レーザーです。短パルスレーザーと連続波（CW）レーザーの間を埋める特性を持ち、熱損傷（サーマルショックによるクラック等）を嫌うデリケートな材料や、より深いドーピング深度が求められるプロセスにおいて圧倒的な優位性を発揮します。

• 熱損傷を最小化するロングパルス技術：パルス幅を80nsに拡張することで、熱による材料への急激な負荷を抑えた加工を可能にします。これにより、サーマルショックによるクラックを抑制しながら、十分な溶融時間を確保して高品質なドーピング結果を得ることができます。

• SiC（シリコンカーバイド）の熱処理に最適：航空宇宙、エレクトロニクスなどの厳しい要求精度が求められる業界における、SiCをはじめとした次世代パワー半導体材料のレーザードーピングや局所熱処理プロセスにおいて抜群の威力を発揮します。

• 高パルスエネルギーのグリーンレーザー：波長532nmにおいて、9kHz時に最大約3mJのパルスエネルギーと、最大30Wの平均出力を提供。シングルショットから50kHzまでの繰り返し周波数に対応しています。

• 標準モデルの実績を受け継ぐ高性能と優れたインテグレーション：M² < 1.2の優れたTEM00出力や、PEC、PSO、パワーモニタリング機能を標準搭載。コンパクトな水冷フォーマットで設計されており、シームレスなOEM統合に最適化されています。

レーザー詳細仕様のご説明、お客様のご用途/ニーズにあわせてレーザーシステムや加工装置のご提案を致しますので、お電話(03-3351-0717)もしくはお問合せフォームよりお気軽にお問合せください。