Быстрый отжиг. 
Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств. 
Интегральные схемы

Имплантированные слои могут быть подвергнуты лазерному отжигу с плотностью энергии в диапазоне ~ 1… 100Дж/см². Этот метод имеет много преимуществ перед термической обработкой. Вследствие короткого периода нагрева имплантированные слои могут быть термообработаны без заметной диффузии имплантированной примеси. Имплантированные аморфные слои толщиной 100 нм перекристаллизуются в течение нескольких секунд при температуре 800 °C, но механизму твердофазной эпитаксии.

Процесс быстрого отжига относится к категории чистых процессов, и загрязнения от элементов конструкции оборудования не создает серьезных проблем. Лазерная энергия может быть локализована на отдельной части кристалла ИС так, что некоторые р-п переходы схемы могут размываться во время отжига за счет диффузии в большой степени, когда как другие не претерпевают изменений.

Значительным преимуществом метода термообработки импульсным лазером является то, что после расплавления и кристаллизации аморфных слоев по методу жидкофазной эпитаксии в них отсутствуют линейные дефекты.

В технологии быстрого термического отжига в настоящее время нагрев осуществляют: лучом импульсного лазера (несколько пикосекунд), импульсными электронными и ионными пучками, сканируемым электронным лучом; сканируемым лучом лазера непрерывного действия, высокоинтенсивной имплантацией и широкополосными спектральными источниками с быстрым (~ 50 с) программируемым отжигом.

Рис. 6.10. Зависимость плотности энергии от времени отжига (продолжительности импульса) для различных методов быстрого термического отжига при различных воздействиях: 1 — импульсного лазерного луча; 2 — импульсного элекгронного и ионного лучей; 3 — лазерного луча непрерывного действия; 4 — сканирующего электронного луча; 5 — имплантирующих ионов с высоким током пучка; 6 — некогерентного отжига; 7 — термического отжига.

Диапазон плотности энергии каждого источника (Вт/см²) в зависимости от времени отжига показан на (Рис. 6.10). Величины плотности энергии многих источников локализуются вдоль линии, соответствующей 1 Дж/см².

При использовании широкополосных спектральных источников и нагреве электронными и ионными пучками отсутствуют эффекты оптической интерференции и, тем не менее, сохраняются преимущества быстрого термического отжига. Быстрый термический отжиг в ближайшее время будет широко применяться на практике.

Процессы отжига, в результате которых вес имплантированные ионы занимают электрически активные положения в узлах кристаллической решетки, обычно приводят к возникновению микродефектов.

Исследования показали, что любые внешние микродефскты развиваются в большие дислокации и дефекты упаковки, если процесс имплантации (В или Р), проведенный при комнатной температуре, сопровождается термическим оксидированием. Эти дефекты, называемые третичными дефектами, имеют достаточно большие размеры. В процессе оксидирования образуется избыточная плотность межузельных атомов кремния на поверхности раздела Si-SiCb или вблизи нее. Эти межузельные атомы локализуются на любых микродефектах (центрах), что приводит к образованию дефектов упаковки. Таким образом, процесс ионной имплантации сопровождается появлением центров дефектов, которые растут, но мере конденсации на них большого количества межузельных атомов кремния. Эти дефекты ухудшают рабочие характеристики приборов. Для того, чтобы избежать их образования, можно проводить отжиг в нейтральной среде азота Ni или аргона Аг с последующей стадией оксидирования.