СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО ОТЖИГА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ИМПЛАНТИРОВАННЫЕ СЛОИ
METHOD OF LASER ANNEALING SILICON SUBSTRATE, CONTAINING IMPLANTED LAYERS

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к полной активации доноров и акцепторов при условии полного устранения остаточных дефектов.
Известны способы влияния температуры отжига на увеличение содержания свободных носителей заряда и уменьшение разупорядоченности кристаллической структуры кремниевой подложки при ионной имплантации бора и фосфора. Существует несколько видов отжига: изохронный, изотермический и лазерный [1].
Недостатком этих способов отжига является высокие температуры и образование точечных дефектов.
Целью изобретения является проведение процесса при низких температурах и уменьшение образования точечных дефектов.
2
Поставленная цель достигается путем проведения технологического процесса в среде водородной плазмы, в результате которой на кремниевых подложках получают имплантированные слои. Имплантированные слои могут быть подвергнуты лазерному отжигу с плотностью энергии в диапазоне 100 Дж/см. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с термической обработкой. Вследствие короткого времени нагрева имплантированные слои могут быть термически обработаны без заметной диффузии имплантированной примеси. Имплантированные аморфные слои толщиной 100 нм перекристаллизуются в течение нескольких секунд при температуре 1073 К по механизму твердофазной эпитаксии.
Сущность способа заключается в том, что лазерный отжиг проводят на кремниевой подложке с имплантированным слоем в среде водородной плазмы. Процесс ведут при следующих режимах: температура подогрева кремниевых подложек 600 К, ток ионного пучка 2 mA, энергия ионов 70±5 кЭв.
Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.
ПРИМЕР 1. Процесс проводят на установке типа «Везувий-8». Кремниевую подложку с имплантированным слоем предварительно подогревают при температуре 600К. Ток ионного пучка равен 2 mA, диапазон энергии ионов - 60±5 кЭв в среде водородной плазмы.
ПРИМЕР 2. Процесс проводят на установке типа «Везувий-8». Кремниевую подложку с имплантированным слоем предварительно подогревают при температуре 640К, ток ионного пучка равен 2 mA и диапазон энергии ионов равен 65±5 кЭв в среде водородной плазмы.
ПРИМЕР 3. Процесс проводят на установке типа «Везувий -8». Кремниевую подложку с имплантированным слоем предварительно подогревают при температуре 645 К, ток ионного пучка 2 mA и диапазон энергии ионов 70±5 кЭв в среде водородной плазмы.
ПРИМЕР 4. Процесс проводят на установке типа «Везувий-8». Кремниевую подложку с имплантированным слоем предварительно подогревают при температуре 650 К, ток ионного пучка 2 mA и диапазон энергии ионов 70±5 кЭв в среде водородной плазмы.
ПРИМЕР 5. Процесс проводят на установке типа «Везувий-8». Кремниевую подложку с имплантированным слоем предварительно подогревают при температуре 655 К, ток ионного пучка 2 mA и диапазон энергии ионов 70±5 кЭв в среде водородной плазмы.
Значительным преимуществом способа лазерного отжига кремниевой подложки является то, что после расплавления и кристаллизации аморфных слоев по методу жидкофазной эпитаксии в них отсутствуют линейные дефекты. В процессе импульсного отжига происходит расплавление аморфного кремния и его кристаллизация из жидкой фазы на монокристаллической подложке. Однако в перекристаллизованных после ионной имплантации слоях содержатся точечные дефекты значительной плотности, появление которых связано с протеканием быстрого процесса кристаллизации.
Таким образом, применение лазерного отжига по сравнению с прототипом проводят при низких температурах -600 К в среде водородной плазмы, при котором плотность точечных дефектов уменьшается. С использованием технологии лазерного отжига создают биполярные и МОП-транзисторы, солнечные кремниевые батареи.