Фотонно-стимулированные технологические процессы микро- и нанотехнологии. Игорь Житяев

результаты были получены по лазерному отжигу КНС-структур. Отжиг ионно-легированных фосфором или бором КНС-структур осуществлялся лазером с λ = 0,53 мкм. Длительность импульса излучения – 95 нс, площадь лазерного пятна – 5·10^-5 см^-2, энергия импульса – 1,5-2 Дж/см². В результате лазерной обработки подвижность носителей заряда в слоях легированных фосфором структур была равной 243-270 см²/В·с, бором – 70-71 см²/В·с, удельное поверхностное сопротивление слоев, легированных фосфором, – 1310-1530 Ом/кв, бором – 735-773 Ом/кв, поверхностная концентрация 1,68-1,77·10¹³ см^-2 и 1,13-1,21·10¹⁴ см^-2 соответственно. Анализ результатов показывает, что импульсное лазерное облучение островков кремния на сапфире приводит к 30 %-ному увеличению подвижности в канале изготовленного затем МОП-транзистора, а также позволяет получать МОП-транзисторы с длиной канала 2,4 мкм со статическими электрическими характеристиками не хуже, чем у отожженных обычной термообработкой, и более высоким (на 10-40 %), по сравнению с последними, быстродействием. При использовании отжига имплантированных слоев кремния на сапфире непрерывным лазерным излучением не удалось получить эпитаксиальные слои удовлетворительного качества.

      Установлена также возможность получения качественных эпитаксиальных слоев обработкой аморфных слоев кремния многократным импульсным лазерным воздействием малой энергии, недостаточной для образования центров плавления на поверхности структуры [25].

      При многократной лазерной обработке импульсами малой энергии (λ = 0,694 мкм, τ_и= 30 нс, Е = 0,045-0,06 Дж·см², 100 импульсов) слоев аморфного германия, сформированных ионной имплантацией или тлеющим разрядом на германиевых подложках, обнаружено, что в первом случае граница раздела аморфной и кристаллической фаз движется от поверхности к подложке, в то время как во втором – в противоположном направлении. Это связывают с увеличением подвижности дефектов за счет ионизации, а также наличием напряжений в слое.

      При наличии в слое аморфного кремния больших концентраций водорода добиться эпитаксиальной рекристаллизации при импульсном лазерном отжиге (λ = 0,694 мкм, τ_и= 30 нс, Е = 0,6-1,5 Дж·см²) не удается. Отжиг излучением непрерывного аргонового или криптонового лазеров приводит лишь к переходу слоя в поликристаллическое состояние. Причем размер зерна уменьшался от 100-150 нм у поверхности до 10 нм – у подложки. Более того, при импульсном лазерном отжиге и плотности энергии 1,4 Дж·см^-2 образование пузырьков аргона способствовало появлению на поверхности кратера глубиной около 30 нм. При получении гидрогенезированного кремния без аргона методом тлеющего разряда образования кратеров при таких энергиях не наблюдалось [17, 18, 20].

      2.2. Импульсная лазерная кристаллизация аморфных слоев

      Термин «взрывная» или импульсная кристаллизация относится к быстрой и самоподдерживающей кристаллизации всего аморфного слоя после ее инициирования хотя бы в одной точке этого слоя. Скорость такой кристаллизации