Материал: FKhOT_6_Protsessy_stimulirovannye_lazernym_i_radiatsionnym_izlucheniem
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Тема 6. Процессы, стимулированные лазерным и радиационным воздействием
Конспект лекций 
Смирнов В.И., кафедра ПиТЭС, УлГТУ
Смирнов В. И. Физико-химические основы технологии электронных средств. Учебное пособие. Ульяновск: Изд-во УлГТУ. 2005. – 111 с.
6.1 |
Процессы в кремниевых структурах, стимулированные |
|
|
|
лазерным излучением |
Лазерный отжиг
Ионная имплантация сопровождается образованием радиационных дефектов.
Необходим отжиг таких дефектов.
Возможен термический отжиг, но предпочтительнее – лазерный отжиг.
Лазерно-стимулированная диффузия
Особенности: резкий профиль легирования, высокая концентрация примесных атомов, высокая однородность легирования по площади, малая глубина
6.2 |
Графоэпитаксия |
Последовательность операций:
-формирование на поверхности аморфной подложки с помощью фотолитографии периодического рельефа (глубина канавок 0,1 мкм; шаг между канавками 3,8 мкм);
-нанесение слоя аморфного кремния толщиной 0,5 мкм;
-обработка поверхности лазерным лучом и получение монокристаллического слоя кремния с кристаллографической ориентацией (100).
Метод позволяет формировать монокристаллические слои на аморфных подложках.
Метод «мостиковой эпитаксии». В слое SiO2, выращенном на поверхности Si, методом фотолитографии сформированы окна квадратной формы.
Затем на поверхность наносится слой поликристаллического Si. После этого кремниевый слой подвергался лазерному отжигу.
В результате из окон в пленке SiO2 начинался рост эпитаксиального слоя монокристаллического Si.
6.3 |
Процессы в кремниевых структурах, стимулированные |
|
|
|
радиационными дефектами |
Улучшение качества оксидного слоя
Бомбардировка тяжелыми ионами слоя SiO2 и создание структурных радиационных дефектов, действующих как ловушки для ионов щелочных металлов.
Бомбардировка осуществляется ионами инертных газов, а также ионами В и Р.
Улучшение качества структур «кремний на сапфире»
а) структура КНС с дефектами на границе;
б) облучение ионами Si+ и аморфизация дефектного слоя; в) твердофазная эпитаксия аморфного слоя.
6.4 |
Управление номиналами резисторов |
|
Структура полупроводникового резистора
Технологический разброс параметров составляет ~ 10 %.
Для уменьшения R имплантируют дополнительно примесные ионы и производят отжиг.
Для увеличения R через маску имплантируют ионы бора, создающие радиационные дефекты, которые служат ловушками для свободных носителей. Отжиг дефектов не производят. В результате R возрастает.
Радиационно-стимулированная диффузия
- В приповерхностный слой полупроводника методом ионной имплантации, либо методом «мелкой» диффузии вводятся примесные атомы.
-Затем поверхность облучается протонами, нейтронами или ионами типа He, Ar, Kr, создающих радиационные дефекты, в частности вакансии.
-После этого производят «разгонку» примесей на нужную глубину. Диффузия происходит с высокой скоростью (на 3-5 порядков выше, чем обычно).
Достоинства метода:
- высокая скорость диффузии; низкий уровень радиационных дефектов по сравнению с обычным методом ионной имплантации; внедренная примесь в основном находится в электрически активном положении.