Способ легирования полупроводников

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (ц504435

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 21.02,74 (21) 1998977/26-25 (5t)A%. Кл.

Н 01 g 21/265 с присоединением заявки 1те тооударственный комитет

СССР (23) Прморитет по делан нзобретеннй н открытий

Опубликовано 27.12.82. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 27.12.82 (53) УДК621. . 382,002 (088.8) .

И. Б." Хайбуллин, М. М. Зарипов, Е. И. Штьтрков, М. Ф. Гвляутдинов и Р. М. Баязитов (72) Авторы изобретения

Физико-технический институт Казанского филиала АН СССР (?1) Заявитель (54) СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных. схем с применением техники ионного легирования полупровод« никовых материалов.

Известны способы легирования полупроводников путем внедрения ионов элеи трнчески активной примеси с устранением радиационных нарушений и активацией внедренной примеси посредством облучения образца светом в полосе поглощения данного полупроводника после операции ионной бомбардировки.

Облучение производят светом Не-Ме лазера мощностью 0,3 мВт.

Недостатком известного способа является низкая степень устранения радиационных дефектов (около 2%) и необходимость в связи с этим применения высокотемпературной обработки, что изменяет профиль распределения внедренных атомов по глубине и электрофизические параметры в объеме полупроводника.

Целью изобретения является полное устранены радиационньтхдефектов при сохранении первоиначального профиля распределения внедренных атомов примеси по глубине легированного слои и исходных электро5 . физических параметров в обьеме ггопупроводника под легированным слоем.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что устранение радиацйонных нарушений и электрическую активацию внедренной примеси в ионнолегированном слое осуществляют путем облучения бомбардированной поверхности полупроводника импульсом света повышенной интенсивности.

Частота света лежит в полосе поглощения исходного материала ((например, в случае использования полосы собственно ного (фундаментального) поглощения для высокоомного кремния это соответствуетизлучениюсдлинойволньт А <1,1 мкм, . для высокоомного G,å А < 1, ) мкмЦ, 0 вышенной интенсивности.3 50443

При обработке режима светового облучения для каждого типа полупроводникового материала подбирают оптимальную интенсивность светового излучения, которая с одной стороны, обеспечивает наи-. более эффективное устранение радиационных нарушений и электрическую активацию внедренных примесей но, с другой стороны не превышает некоторой предельной величины, при которой уже происходит раз- i0 рушение поверхности полупроводникового монокристалла (например, для кремния эта пороговая интенсивность = 10 Вт/см, 2 для германия 5 10 Вт/cM2). Облучение

6 2 светом проводят в обычных лабораторных условиях: комнатной температуре и атмосферном давлении. При этих условиях устраняется возможность загрязнения ионно-легированного слоя нежелательными примесями. 20

Экспериментально было установлено, что процесс электрической активации и устранения радиальных нарушений при еветовом облучении происходит практически мгновенно. Поэтому, при использовании р5 коротких импульсов светового излучения (например, длительностью 15 нс) не должно происходить диффузионного перераспределения внедренной примеси, Таким образом, предлагаемый способ элек- 50 трической активации внедренной примеси и устранения радиационных нарушений в ионнолегироранном слое позволяет реализовать такой режим, при котором профиль распределения внедренных атомов

35 примеси практически сохраняется неиз-менным.

Предлагаемый способ позволяет путем соответствующего выбора значений интенсивности и длины волны светового излучения регулировать глубину проникновения последнего в полупроводник, а значит и толщину слоя, в котором осуществлена операция по электрической активации внедренной примеси и устранению

45 радиационных нарушений. Благодаря этому исключается влияние светового излучения на электрические параметры остальной части исходного полупроводника.

Экспериментально было установлено, что электрическая активация внедренной

50 .примеси и устранение радиационных нарушений происходит только на тех участках бомбардированной поверхности, которые подвергались воздействию светового излучения. Благодаря этому эффекту пред5 4 лагаемый способ позволяет существенно. упростить операцию получения заданного пространственного распределения электрически активных участков по поверхности полупроводника. Этого достигают путем проектирования на бомбардированную поверхность полупроводника светового изображения с заданным пространственным распределением интенсивности.

Предлагаемый способ был апробирован в лаборатории ЭПР ФТИ КФАН СССР; олученные экспериментальные результаты змерений электропроводности, коэффициента отражения в ИК-диапазоне, а также электронографические исследования структуры ионно-легированных слоев, подвергнутых световому облучению, показали, что в результате взаимодействия света с полупроводником в бомбарцированном слое действительно происходит устранение радиальных нарушений, а атомы внедренной примеси занимают в кристаллической решетке полупроводника такое положение, при котором они проявляют свой донорный (или акцепторный) характер, т.е. становятся электрически активными.

Ф о р м у л а .и з о б р е т е н и я. 1. Способ легирования полупроводников путем внедрения ионов электрически активной примеси с устранением радиационных нарушений и активацией внедренной примеси посредством облучения..образца сввтом в полосе поглощения данного полупроводника после операции ионной бомбардировки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью полного устранения радиационных нарушений при сохранении первоначального профиля распределения внедренных атомов примеси по глубине легированного слоя и исходных электрофизических параметров в объеме полупроводника под легированным слоем, образец облучают импульсом света.

2.Способпоп. 1,отличаюш и и с я тем, что германиевую пластину облучают импульсом света с длиной волны и интенсивностью, например, не более 1,7 мкм и 5.106 Вт/см и длитель ностью порядка 15 нс.

3. Способ.по и. 1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что кремниевую пластину облучают импульсом света с длиной волны и интенсивностью, например, не более 1,1 мкм и 10 Вт/см2и длитель 7 костью порядка 15 нс.

ВНИИПИ Заказ 10430/1 Тираж 761 Подписное

Филиал ППЛ Патент, l Ужгород, ул; Проектная, 4