Устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рц1004232 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

151) М. Кл.з (22) Заявлено 24. 02.81 (21) 3253659/18-25 сприсоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 01 4 21/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 280283. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 28. 02.83 (53) УДК 621.382. . 002 (088.8) 1,. /

l

Г.A. Крысов, B; A. Афанасьев и С . Г . русов аI

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ОТЖИГА

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для импульсного отжига полупроводниковых структур, например кремния, арсеннда галлия, и др., с целью устранения радиационных нарушений и активации примесей после ионного легирования, рекристаллизации напыленных на монокристалл аморфных пленок и т.д.

Известно устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур, содержащее источник некогерентного излучения из газового разряда, систему фокусировки и опору для размещенй полупроводниковых структур. Устройство выполнено в виде камеры с газовым наполнением, в которой расположены два электрода. Энергия излучения от электрического разряда, возникакшего между электродами, воздействует на полупроводниковую структуру и отжигает ее (1 1.

Известное устройство позволяет реализовать отжиг полупроводниковых структур в миллисекундном интервале длительности импульсов излучения, однако большая сила ударного воздействия излучения приводит к их значительному разрушению прн отжиге. Устранение данного явления путем подбора давления газа, интенсивности разряда, расстояния источника излученияя до полупроводниковой структуры практически неосуществимо.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур, содержащее источник некогерентного излучения с системой фокусировки и опору для размещения полупроводниковых структур. В этом устройстве в качестве источника некогерентного излучения используется газоразрядная лампа-вспышка (2 ).

Однако при значительном расстоянии между газоразрядной лампой и полупроводниковой структурой импульсный отжиг последней без ее разрушения возможен лишь при подаче серии импульсов и использовании форсированного режима работы газоразрядной лампы, что практически неосуществимо из-за ее быстрого выхода из строя ,вследствие разрушения. При незначи тельных. расстояниях между гаэораэрядной лампой и полупроводниковой структурой последняя подвергается разрушению от воздействия ударной волны, 1001232. возникакщей при импульсном включении мощной гаэораэрядной лампы-вспышки.

Цель изобретения - повышение выхода годных полупроводниковых структур путем уменьшения их разрушения при отжиге. 5

Поставленная цеЛь дастигается тем, что в устройстне для импульсного

Ьтжига полупроводниковых структур, 1 одержащем источник некогерентного элучения с системой фокусировки и )p опору для размещения полупроводниковых структур, опора выполнена в виде сетки и установлена с возможностью перемещения относительно источника некогерентного излучения, содержащего дне линейные галогенные лампы накаливания, расположенные по разные стороны опоры на расстоянии 10-100 д, где d — толщина подложки н мм.

Выполнение опоры н виде сетки однон,ременно с использованием линейных, галогенных ламп накаливания, работающих н непрерынном режиме, позволяет ограничить потери тепла на опору и применить двусторонний нагрев полупроводниковой структуры. Это обеспечивает симметрию тепловых нагрузок и уменьшает вероятность разрушения полупроводниковых структур.

Перемещение опоры с полупроводниковой структурЬй относительно источника некогерентного излучения н направлении, перпендикулярном оси лампы, позволяет заменить лампы, работакщие н импульсном режиме, на лампы, работающие в непрерывном режиме, и 35 тем самым полностью избавиться от воздействия ударных волн, вызванных импульсным режимом включения, сохранив при этом импульсный режим отжига в миллисекундном диапазоне 4р длительности.

На чертеже изображено устройство.

Устройство содержит замкнутую камеру 1, в которой выполнены щели 2 и 3 соответственно для загрузки и выгрузки полупроводниковой структуры 4, расположенной на опоре (сетке )

5. Внутри замкнутой камеры по обе стороны от опоры расположены линейные галогенные лампы б накаливания. так, что их продольная ось перпендикулярна направлению движения опо ь, перемещаемой с помощью привода 7.

Замкнутая камера имеет изогнутую форчу и служит одновременно для фокусировки . излучения на поверхность полупроводниковой структуры.

Линейные галогенные лампы накаливания расположены от опоры на расстоянии 10-100 с3, где d — толщина подложки полупроводниковай структу- 60 ры. Указанное соотношение определяется как размерами используемых подложек (н производстве преимущественно используются подложки толщиной

0,05-.1,0 мм ), так и типом линейных 65 галогенных ламп накаливания - только лампы с диаметром колбы около

10 мк, имекщие протяженное тело-излучатель (накаленную спираль с яркостной температурой около 3000 С} обеспечив ают энергию излучения, необходимую для отжига полупроводниковых структур.

При толщинах полупроводниковых структур 0,5-1,0 мм соотношение

О-100cl соответствует расстоянию до алогенной лампы 0,5-100 мм. При ольших расстояниях практически невозможно обеспечить нагрев даже тонких подложек.до нужных температур (например 1300-1400 С для кремния) за требуемые интервалы времени (например 5-10 мс). Меньшие. расстояния приводят к раэбросу параметрон отжигаемых полупроводниковых структур из-за неравномерного облучения их на большой поверхности (провисание нити накала, колебания полупроводниковой структуры при перемещении опоры и"т.д.).

Устройство работает следующим образом.

Полупроводниковую структуру 4 укладывают в зоне загрузки на опору

5, включают линейные галогенные лампы б накаливания и одновременно с ними привод 7, который перемещает полупроводниковую структуру через щель 2 в замкнутую камеру 1, а затем через щель 3 на позицию выгрузки.

В процессе перемещения происходит последовательное облучение полупроводниковой структуры с экспозицией каждого участка в течение 5-10 мс.

Использование линейных галогенных ламп, работающих в режиме непрерывного излучения, позволяет полностью устранить наличие ударных волн и не приводит, таким образом, к раэрушениЮ полупроводниковых структур при их отжиге..

Предлагаемое устройство испытывают для импульсного отжига кремниевых ионна-имплантированных бором структур. Замкнутая камера устройства выполнена н виде двух полированных изнутри алюминиевых полуцилиндров радиусом 20 мм, в качестве источников некогерентного излучения испольэовали линейные галогенные лампы КГ-220-1000-3 (4).

Опора, выполненная в виде сетки из материала с молой теплопроводностью, перемещается со скоростью

2 мм/с. Отжиму подвергали кремниевые структуры с различной толщиной подложки: О, 05, 0,2 и 1,0 мм, при этом расстояние между опорой и галогенными лампами выбирают в пределах

0,5-100 мм согласно соотношению 19100d, где 8 — толщина. подложки в мм.

Полученные результаты по активации примеси и рекристаллиэации наружного

1001232

Формула изобретения

Составитель О. Бочкин

Редактор А. Огар Техред О.Неце Корректор А. Ференц

Заказ 1411/63 Тираж 701 Подпис ное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 слоя показывают практически 100%-ный выход годных структур. .Помимо повышения выхода годных полупроводниковых структур при отжиге предлагаемое устройство обеспечивает также высокую производительность обработки благодаря непрерывному процессу загрузки-выгрузки.

Кроме того, оно занимает значительно меньшую площадь ао сравнению с известными лазерными, электронно-луче- 10 выми и гаэораэрядйыми устройствами для отжига.

Устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур, преимущественно с толщиной подложки

0,05-1,0 мч, содержащее источник не- 20 когерентного излучения с системой фокусировки и опору для размещения полупроводниковых структур,.о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью . повышения выхода годных полупроводниковых структур путем уменьшения их разрушения при отжиге, опора выполнена в виде сетки и установлена с возможностью перемещения относительно источника некогерентного излучения, содержащего две линейные галогенные лампы накаливания, расположенные по разные с:тороны опоры на расстоянии 10-100 3,.где В толщина подлсжки в мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Appl. Phys Lett,"1978, 33/11, 1 de с.,р. 955.

2. "Арр!. PhYs. Lett",1978, 33/8, 15 okt., р. 751 (прототип .