Способ лазерного отжига кремниевой подложки, содержащей имплантированные слои

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к полной активации доноров и акцепторов при условии полного устранения остаточных дефектов. Проводят лазерный отжиг кремниевой подложки, содержащей имплантированные примесями аморфные слои толщиной 100 нм в среде водородной плазмы при температуре подогрева кремниевой подложки 600 К, или 640 К, или 645 К, или 650 К, или 655 К. Уменьшается образование точечных дефектов в кремниевых подложках.

 

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.

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/см². 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.

Способ лазерного отжига кремниевой подложки, содержащей имплантированные примесями аморфные слои толщиной 100 нм, характеризующийся тем, что отжиг проводят при температуре подогрева кремниевой подложки 600К, или 640К, или 645К, или 650К, или 655К в среде водородной плазмы.