Диффузия имплантированных примесей

Изотермический отжиг.

Изохорный отжиг структур, имплантированных фосфором.

Изохорный отжиг структур, имплантированных бором.

Отжиг легированных структур

Параметры процесса отжига определяются дозой и видом имплантированных ионов.

Весь диапазон температур отжига разбит на три области. Для первой области характерно наличие точечных радиационных дефектов. Повышение температуры отжига от комнатной до 500 °C приводит к ликвидации таких точечных дефектов, как дивакансии.

Вторая область. При 500 °C<Т< 600 °С кремний содержит меньшую концентрацию атомов бора в узлах кристаллической решетки и большую концентрацию межузельных атомов бора с неопределенным положением.

В третьей области T> 600 °C за счет увеличения числа кремниевых вакансий и их замещения атомами бора концентрация активных атомов примеси увеличивается. При дозах имплантированных ионов 10¹² см^-2 полный отжиг происходит при Т= 800 °С в течение нескольких минут.

Отжиг слоев фосфора, имплантированных при комнатной температуре мишени, производится качественно отличным способом. Доза имплантируемого фосфора от 3·10¹² до 3·10¹⁴ см^-2 требует проведения отжига при температурах T> 800 °C для устранения более сложных радиационных дефектов по сравнению с отжигом слоев, имплантированных бором. Когда имплантированный слой фосфора становится аморфным (при дозе выше 3·10¹⁴ см^-2), начинает действовать другой механизм отжига. Температура отжига при этом несколько меньше, чем для кристаллических слоев и составляет 600 °С. Более сложные процессы происходят при отжиге скрытых слоев с аморфной структурой, расположенных на определенной глубине под поверхностью подложки. Эпитаксиальная перекристаллизация начинается на обеих поверхностях раздела аморфных и монокристаллических областей.

Дополнительная информация о характере распределения имплантированных примесей может быть получена при проведении отжига при постоянной температуре, но в течение различного времени. По мере увеличения времени отжига электрическая активность легирующей примеси возрастает относительно медленно; при этом доля электрически активных атомов бора повышается от начального значения до величины, составляющей более 90% этого значения. Энергия активации соответствует генерации и миграции термически введенных вакансий. Термически генерированные вакансии мигрируют к межузельным образованиям. При этом происходит внедрение атомов бора в узлы кристаллической решетки.

Коэффициент диффузии бора может быть повышен за счет уничтожения кремниевых вакансий и межузельных кластеров, при этом вакансии могут увеличить коэффициент диффузии по узлам кристаллической решетки, а межузельные атомы кремния могут вытеснять атомы бора из ее узлов, что приведет к быстрой диффузии комплексов межузельный атом кремния - атом бора.

Дата добавления: 2014-12-27