RU2069414C1 - Способ легирования кремния халькогенами - Google Patents
Способ легирования кремния халькогенами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069414C1 RU2069414C1 RU94031613A RU94031613A RU2069414C1 RU 2069414 C1 RU2069414 C1 RU 2069414C1 RU 94031613 A RU94031613 A RU 94031613A RU 94031613 A RU94031613 A RU 94031613A RU 2069414 C1 RU2069414 C1 RU 2069414C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annealing
- silicon
- hardening
- doping
- chalcogens
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов, в частности в процессах легирования кремния халькогенами, и может быть использовано при изготовлении термодатчиков, фотоприемников. Сущность: способ включает в себя ионное легирование, отжиг и диффузионную разгонку примеси при температуре 600 - 1350oC и последующую закалку. Закалку проводят посредством импульсного отжига в течение от 80 миллисекунд до 10 секунд с удельной мощностью от 50 Вт/см2 до 1 кВт/см2. 3 табл.
Description
Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к процессу легирования кремния халькогенами, и может быть применено при изготовлении термодатчиков, фотоприемников.
Известный способ легирования кремния халькогенами (N. Sclar, The effect of dopant diffusion vapor pressure on the properties of sulphur and selenium doped silicon infrared detectors. Journal of Applied Physics, v. 52, N 8, p. 5207 5212) предусматривает проведение процесса диффузии из газовой фазы серы или селена в пластины кремния и отжиг при температуре 1200oC под различными давлениями, причем остывание пластин происходило в течение нескольких минут. Примеси халькогенов в процессе диффузии образуют легированный слой за счет возникновения электрически активных центров из одиночных атомов примеси в кристаллической решетке с уровнями энергии в запрещенной зоне кремния.
Описанный способ обладает рядом существенных недостатков. К наиболее важным следует отнести:
1. Наличие эрозии на поверхности кремниевых пластин, что не позволяет использовать планарную технологию для создания полупроводниковых приборов.
1. Наличие эрозии на поверхности кремниевых пластин, что не позволяет использовать планарную технологию для создания полупроводниковых приборов.
2. Образование комплексов из нескольких атомов примеси, создающих центры с энергией ионизации меньше чем для основного состояния одиночного атома примеси в кристаллической решетке кремния, что приводит к ухудшению электрофизических параметров (высокие значения темновых токов, низкая чувствительность, инерционность).
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ легирования кремния халькогенами, включающий ионную имплантацию селена, отжиг и разгонку примеси в диффузионной печи при температуре 1200oC с последующей закалкой на воздухе либо в воде (Е.В. Астрова, И.Б. Большаков, А.А. Лебедев, О.А. Михно. Фотопроводимость кремния, легированного селеном. ФТП, т. 19, вып. 5, с. 919 922). Такой способ легирования не приводит к образованию эрозии и частично позволяет уменьшить концентрацию комплексов примеси.
Однако проведение процесса закалки по данному способу из-за большого градиента температур по поверхности даже небольших образцов вызывает их искривление и растрескивание, что исключает использование данного способа в технологии изготовления интегральных схем.
Перед авторами поставлены следующие задачи: повышение концентрации примеси в кремнии, легированном халькогенами, снижение эффективности их комплексообразования и устранение искривления пластин.
Поставленные задачи достигаются тем, что в известном способе легирования примесей с глубокими уровнями в кремнии, включающем ионное легирование примеси, отжиг при температуре 600 1350oC и последующую закалку, закалку проводят посредством импульсного отжига в течение от 80 миллисекунд до 10 секунд с удельной мощностью от 50 Вт/см2 до 1 кВт/см2.
В заявляемом способе закалка посредством импульсного отжига обеспечивает получение качественно нового эффекта увеличение концентрации одиночных атомов примеси в кремнии, существенное уменьшение образования комплексов халькогенов, а также устраняет искривление и растрескивание кремниевой пластины, что дает возможность применения планарной технологии для создания интегральных полупроводниковых приборов.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.
Импульсный отжиг, проводимый в течение от долей до нескольких секунд, позволяет достигать температуры вплоть до 1500oC. При этом неравномерность нагрева по поверхности пластины не превышает 1 2% Последующее охлаждение также может контролироваться либо путем создания соответствующей атмосферы, либо управляемым снижением мощности источника излучения.
Выбор режимов импульсного отжига обусловливается тем, что проведение его процесса при больших чем 10 с временах приводило к плавлению пластин, а увеличение мощности свыше 1 кВт/см2 к раскалыванию пластин в реакторе. Снижение времени нагрева меньше 80 мс или удельной мощности меньше 50 Вт/см2 не приводило к появлению эффекта закалки, и изменений концентраций не обнаружено.
Проверка предлагаемого способа легирования кремния халькогенами проводилась экспериментально.
Пример 1.
В пластины кремния марки КЭФ-100 с ориентацией (100) проводилась имплантация ионов серы S+ с дозой 4 х 1013см-2 и энергией 100 кэВ. После этого пластины подвергались отжигу и диффузионной разгонке примеси при 1200oC в течение 4 часов. Затем часть пластин подвергалась закалке по известному способу при быстром извлечении из печи и опускании в воду, а другая вынималась из печи в течение нескольких минут и остывала на воздухе. Закалка по прототипу, т.е. путем охлаждения погружением в воду, приводила к короблению пластин и очень часто к раскалыванию при дальнейших технологических операций.
В нашем случае закалка пластин, остывавших на воздухе после диффузионной разгонки, проводилась импульсным отжигом от мощных дуговых ксеноновых ламп в течение 80 мс, 1 с и 10 с при плотности мощности 50 Вт/см2, 300 Вт/см2 и 1 кВт/см2. Охлаждение пластин после закалки до комнатной температуры происходило в реакторе, заполняемом на время обработки воздухом.
Измерение кривизны пластин, подвергнутых закалке по предлагаемому способу, показало, что они не отличаются от пластин, не подвергавшихся закалке.
Холловские измерения концентраций одиночных активированных атомов серы и ее комплексов представлены в таблице 1.
Пример 2.
В пластины кремния марки КДБ-20 с ориентацией (100) проводилась имплантация ионов селена Se+ с дозой 3•1015см-2 и энергией 100 кэВ с последующим отжигом и диффузионной разгонкой примеси при 1200oC в течение 72 часов. Дальнейшие операции проводились аналогично примеру 1.
Измерение кривизны пластин дало результаты, как и в примере 1.
Холловские измерения концентрацией одиночных активированных атомов селена и его комплексов представлены в таблице 2.
Пример 3.
В пластины кремния марки КЭФ-100 с ориентацией (100) проводилась имплантация ионов Тe+ с дозой 3•1014см-2 и энергией 100 кэВ с последующим отжигом и диффузионной разгонкой примеси при 1200oC в течение 72 часов. Дальнейшие операции проводились аналогично примеру 1.
Измерение кривизны пластин дало результаты, как и в примере 1.
Холловские измерения концентраций одиночных активированных атомов теллура и его комплексов представлены в таблице 3.
Сравнивая результаты холловских измерений концентраций примеси и комплексов в образцах, обработанных по предлагаемому способу и контрольных образцов, не подвергнутых импульсному нагреву, представленные в таблицах 1, 2 и 3, можно убедиться, что проведение закалки с помощью импульсного нагрева приводит к увеличению концентрации центров, связанных с одиночными атомами примеси в решетке и снижению концентрации комплексов по сравнению с контрольными, полученными по прототипу.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
увеличивает концентрацию центров, связанных с одиночными атомами примеси в кристаллической решетке в 10 раз для серы и на 20% для селена;
уменьшает концентрацию комплексов примеси в 30 раз для селена, в 12 раз для теллура и в 8 раз для серы;
позволяет исключить искривление и растрескивание кремниевых пластин, что делает возможным применение предлагаемого способа в планарной технологии интегральных схем.
увеличивает концентрацию центров, связанных с одиночными атомами примеси в кристаллической решетке в 10 раз для серы и на 20% для селена;
уменьшает концентрацию комплексов примеси в 30 раз для селена, в 12 раз для теллура и в 8 раз для серы;
позволяет исключить искривление и растрескивание кремниевых пластин, что делает возможным применение предлагаемого способа в планарной технологии интегральных схем.
Claims (1)
- Способ легирования кремния халькогенами, включающий в себя ионное легирование, отжиг и диффузионную разгонку примеси при температуре 600 - 1350oС и последующую закалку, отличающийся тем, что закалку проводят посредством импульсного отжига в течение 80 мс 10 с удельной мощностью 50 Вт/см2 1 кВт/см2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94031613A RU2069414C1 (ru) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | Способ легирования кремния халькогенами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94031613A RU2069414C1 (ru) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | Способ легирования кремния халькогенами |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94031613A RU94031613A (ru) | 1996-07-10 |
RU2069414C1 true RU2069414C1 (ru) | 1996-11-20 |
Family
ID=20160100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94031613A RU2069414C1 (ru) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | Способ легирования кремния халькогенами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069414C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597647C2 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-09-20 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Способ легирования полупроводниковых пластин |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550868C2 (ru) * | 2013-05-28 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Способ формирования микроструктурированного и высокодопированного слоя на поверхности кремния |
-
1994
- 1994-08-29 RU RU94031613A patent/RU2069414C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. N. Sclar. The effect of dopant diffusion vapor pressure on the properties of sulphur and selenium doped silicon infrared detectors. - J. of Applied physics. v. 52, N 8, p. 5207 - 5212. 2. Астрова Е.В., Большаков И.Б., Лебедев А.А., Махно О.А. Фотопроводимость кремния, легированного селеном. - ФТП, т. 19, с. 919 - 922. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2597647C2 (ru) * | 2014-12-15 | 2016-09-20 | Акционерное общество "Рязанский завод металлокерамических приборов" (АО "РЗМКП") | Способ легирования полупроводниковых пластин |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94031613A (ru) | 1996-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3207851B2 (ja) | シリコン中の置換炭素 | |
US4584026A (en) | Ion-implantation of phosphorus, arsenic or boron by pre-amorphizing with fluorine ions | |
JPS63111632A (ja) | 二酸化シリコン層の安定化方法 | |
US20030186519A1 (en) | Dopant diffusion and activation control with athermal annealing | |
Prucnal et al. | Solar cell emitters fabricated by flash lamp millisecond annealing | |
US6383902B1 (en) | Method for producing a microelectronic semiconductor component | |
RU2069414C1 (ru) | Способ легирования кремния халькогенами | |
Panknin et al. | Electrical and microstructural properties of highly boron-implantation doped 6H–SiC | |
US6077751A (en) | Method of rapid thermal processing (RTP) of ion implanted silicon | |
US4584028A (en) | Neutralization of acceptor levels in silicon by atomic hydrogen | |
US6423605B1 (en) | Method and apparatus for forming ultra-shallow junction for semiconductor device | |
US20120289036A1 (en) | Surface dose retention of dopants by pre-amorphization and post implant passivation treatments | |
JPH08148443A (ja) | 不純物のイオン注入方法 | |
JP5142257B2 (ja) | 不純物イオン注入層の電気的活性化方法 | |
JP5317028B2 (ja) | 不純物イオン注入層の電気的活性化方法 | |
Yoo et al. | Redistribution of boron and fluorine atoms in BF2 implanted silicon wafers during rapid thermal annealing | |
Fiory | Methods in microelectronics for rapid thermal annealing of implanted dopants | |
Uzan et al. | Damage study and physical properties of ion implanted Cd0. 7Hg0. 3Te processed by furnace and rapid thermal annealing | |
Kagadei et al. | Production of shallow ion-implanted layers using rapid electron-beam annealing under the condition of transient-enhanced outdiffusion | |
JPS622532A (ja) | InGaAsイオン注入導電層の熱処理方法 | |
SU437153A1 (ru) | Способ легировани полупроводникового соединени | |
Wieser et al. | Electrical activation and damage annealing of boron? implanted silicon by flash? lamp irradiation | |
Liu et al. | Transient annealing of ion-implanted silicon using a scanning IR line source | |
JPH0529239A (ja) | 不純物添加方法 | |
SU921378A1 (ru) | Способ обработки поверхностно-барьерных структур на основе соединений @ @ |