Способ отжига дефектов в имплантированных слоях полупроводников Советский патент 1985 года по МПК H01L21/324 

Изобрете гне относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. Известен способ отжига дефектов в имплантированных слоях полупровод ника, заключающийся в том, что импульс лазерного излучения достаточной мощности направляют на облученную (имплантированную) ионами поверхность материала ClJ. Недостатки способа следукицие: узость диапазона энергий для отжига дефектов; неоднородность отжига леги рованных слоев вследствие неоднород ности лазерного пучка по сечению; невозможность отжига многослойных структур. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спо соб отжига дефектов в имплантирован ных слоях полупроводника с помощью светового импульса мощностью 10- -IO BT/CM и длительностью импульса 3 мс - 10 НС, направляемого на облу ченную (имплантированную) ионами по верхность материала С2. К недостаткам этого способа следует, отнести: 1.Узость диапазона энергий, кото рые можно использовать для отжига дефектов без эрозии поверхности. Так, если пороговая мощность излу чения дпя рекристаллизации облучённого слоя, и активации йнедренной примеси при освещении кремния импуль сом света длительностью 1,0 не состав ляет 2-Ю Вт/см , то увеличение мощ ности в 2 раза приводит к значительной эрозии поверхности. При уменьшении мощности ниже пороговой отжиг дефектов и активация внедренной при меси незначительны. Поддержание мощности лазерного импульса постоянной сложная задача. 2.Неоднородность отжиги слоев вследствие неоднородности по сечению пучка лазерного излучения. 3 Невозможность полного устранения дефектов в области р-п-перехода так как обратньй ток формируемого р-п-перехода при таком способе отжига достаточно велик, а пробивное напряжение невелико, поскольку наибольшая часть энергии вьщеляется на поверхности, 4. Невозможность проведения отжига ионно-внедренных областей после нанесения на поверхность слоев метал ла и некоторых диэлектриков (многослойные структуры). 1Телью изобретения является исключение эрозии планарной поверхности пластины, возможность проведения отжига в многослойных структурах и упрощение технологии. Поставленная цель достигается тем, что световой импульс направляют на поверхность полупроводника, противоположную планарной. С целью локализации вьщеления энергии длину волны света выбирают равной или большей (не бопее чем в 3 раза) длины волны, соответствующей краю основного поглощения полупроводника. Способ заключается в том, что мощным световым импульсом воздействуют на обрабатьгоаемую поверхность с непланарной стороны. В этом случае можно использовать более широкий диапазон энергий (даже энергию, превьш1ающую пороговую) - эрозия происходит лишь на непланарной стороне пластины, а планарная поверхность остается ,аеркальнр-гладкой. В необходимых случаях с«целью увеличения локального выделения энергии длина волны света выбирается такой, чтобы основное поглощение происходило только в имплантированном слоё (например, для кремния ria длине волны / 1,06 мкм, соответствуищей краю основного поглощения, коэффициент поглощения равен 10 см вне облученного ионами слоя и 10 внутри бомбардированной области). Пример 1. Пластина монокристаллического кремния р-типа. р 10 Ом- см, рб 1ученная уонами фосфора энергией 100 кэВ, дозой 80 мкМ/см подвергалась воздействию излучения лазера ГХ)С-1001 с необлученной ионами стороны.. Длина волны излучения 1,06 мкм, длительность импульса iT 1 мс, энергия л5П Дж/см.Толщина пластины с 2 50 мкм. В результате воздействия лазерного излучения произошла рекристаллизация аморфного слоя и электрическая активация фосфора. При этом планарная поверхность осталась зеркальногладкой, а непланарная (на которую падал луч лазера) стала матовой. Величина пробивного напряжения V пр сформировавшегося р-п-перехода оказа3лась равной 175 В, в то время как при воздействии лазерного излучения с планарной стороны Vf,p 60 В. П р и м е р 2, Кремний К,ЦВ-10 облучался ионами фосфора энергией 100 кэВ, дозой 100 мкМ/см, а затем подвергался воздействию импульса излучения гелий-аргонового лазера высокого давления ( 2,4 мкм, длительность импульса Т; ci 10 не, мощность 10° Вт/см) со стороны, противоположной бомбардированной ионами. Длина волны лазерного излучения в этом случае более чем в 2 раза превьшает длину волны края основного по глощения. В результате воздействия импульса лазерного излучения произо9шел отжиг дефектов в имплантированном слое, примесь (фосфор) стала электрически активной; при этом эрозии планарной поверхности полупроводника не наблюдалось. Предлагаемый спЭсоб отжига дефектов в ионно-внедренных слоях практическ и исключает эрозию планарной поверхности, позволяет приблизительно в 10 раз расширить диапазон используемых мощностей световых импульсов, улучшить условия формирования р-п-перехода с высокими значениями пробивных напряжений. Способ может быть применён для отжига деАектов в многослойных структурах.

1. СПОСОБ ОТЖИГА ДЕФЕКТОВ В ИМПЛАНТИРОВАННЫХ СЛОЯХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ с помощью светового импульса *1ощностью 10Т-10* Вт/см' и длительностью импульса 3 мс'- "10 не, о т - личающИйся тем, что, с целью исключения эрозии планарной поверхности пластины, возможности проведения отжига в многослойных структурах и упрощения технологии, световой импульс направляют на поверхность полупроводника, противоположную планарной.2. Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что, с целью локализации выделения энергии. Длину волны света выбирают равной или бсотьшей (не более чем в 3 раза) длины волны, соответствующей краю основного поглощения полупроводника.гkn•ч-*^^?^1|оо со