Фотонно-стимулированные технологические процессы микро- и нанотехнологии. Игорь Житяев
11,4 кГц при длительности импульса 125 нс. Лазерный пучок сканировался по поверхности образца с шагом 8 мкм. Интенсивность света регулировалась с помощью призменных поляризаторов и составляла от 20 до 140 мВт/см2. В результате исследований структуры пленок после лазерной кристаллизации было установлено, что кристаллизация, вызванная лазерным облучением, происходит путем плавления и последующего эпитаксиального роста и дает эпитаксиальную пленку хорошего кристаллического совершенства. Лазерная кристаллизация пленок, напыленных при низких и комнатных температурах, позволяет значительно снизить автолегирование и легирование пленок при концентрациях примеси в пределах 1014-1020 см-3.
Результаты исследований кристаллической структуры и электрические свойства поликристаллического кремния (ПКК) после отжига аргоновым лазером, работающим в непрерывном режиме, приведены в работах [22-24]. Пленка поликристаллического кремния толщиной 0,4 мкм, осажденная в реакторе химического напыления при низком давлении, была имплантирована бором дозой 5·1014 см-2, а затем подвергалась облучению сканирующим непрерывным аргоновым лазером. В качестве подложки использовали монокристаллический кремний, на который осаждали слой Si3N4 толщиной 1000 Å.
После легирования часть образцов отжигали при 1100 °С в течение 30 мин в среде сухого азота. Результаты отжига контрольных образцов сравнивались с образцами, подвергавшимися лазерному отжигу. С помощью просвечивающей электронной микроскопии было показано, что лазерный отжиг привел к увеличению размеров зерен от 500 Å до образования узких кристаллов размерами порядка 25×2 мкм. Каждое зерно не имело дефектов и доходило без разрывов до подложки Si3N4. Электрические измерения показали, что бор имел 100 %-ную активность и холловскую подвижность ~45 см2/В·с, что приближается к подвижности в монокристалле при той же концентрации носителей. Термический отжиг приводит к образованию структуры со средним размером зерен, равным 1000 Å, а его удельное сопротивление в 2,2 раза превышало удельное сопротивление материала, полученного при лазерном отжиге. Дополнительный лазерный отжиг термически отожженных образцов понижал удельное сопротивление до величины, которая приближалась к величине, полученной после одного только лазерного отжига.
Исследовалось также влияние режимов лазерного отжига на изменение удельного сопротивления поликристаллического кремния. В МОП ИС поликристаллический кремний обычно используется для формирования управляющих электродов и межсоединений. Поэтому для повышения быстродействия БИС такой материал должен иметь низкое удельное сопротвление. Пленки поликристаллического кремния толщиной 3500 Å получились разложением SiH4 при 550 °С. Эта пленка осаждалась на пленку SiO2. Диффузия фосфора проводилась при 1000 °С из POCl3, а мышьяка при 1100 °С из источника, установленного над поликристаллическим кремнием. Для сравнения с диффузионными образцами были изготовлены