Устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рц 1001232(23) Приоритет Н 01 , 21/00 Государственный комитет СССР по делам изобретениИ и открытий(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ОТЖИГА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРИзобретение относится к электронной технике и может быть использовано для импульсного отжига полупроводниковых структур, напримеркремния, арсеннда галлия, и др., сцелью устранения радиационных нарушений и активации примесей после ионного легирования, рекристаллизациинапыленных на монокристалл аморфныхпленок и т.д.Известно устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур, содержащее источник некогерентного излучения из газового разряда,систему фокусировки и опору дляразмещения полупроводниковых структур. Устройство выполнено в виде камеры с газовым наполнением, в которойрасположены два электрода. Энергияизлучения от электрического разряда,возникакшего между электродами, воздействует на полупроводниковую структуру и отжигаетее 11,Известное устройство позволяет реализовать отжиг полупроводниковыхструктур в миллисекундном интерваледлительности импульсов излучения, од.нако большая сила ударного воздействия излучения приводит к их значительному разрушению при отжиге. Устранение данного явления путем подбора давления газа, интенсивности разряда, расстояния источника излучения до полупроводниковой структуры практически неосуществимо.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур, содержащее источник некогерентного излучения с системой фокусировки и опору для размещения полупроводниковых структур. В этом устройстве в качестве источника некогерентного излу. чения используется газоразрядная лампа-вспышка 2 .Однако при значительном расстоянии между газоразрядной лампой и полупроводниковой структурой импульсный отжиг последней без ее разрушения возможен лишь при подаче серии импульсов и использовании форсированного режима работы газоразрядной лампы, что практически неосуществимо из-за ее быстрого выхода из строя ,вследствие разрушения. При незначительных. расстояниях между гаэораэрядной лампой и полупроводниковой структурой последняя подвергается разрушению от воздействия ударной волны, 1001232.возникакщей при импульсном включениимощной гаэораэрядной лампы-вспышки,Цель изобретения - повышение выходагодных полупроводниковых структур путем уменьшения их разрушения при отжиге. 5Поставленная цеЛь дОстигается тем, что в устройстне для импульсного Ьтжига полупроводниковых структур, одержащем источник некогерентного элучения с системой фокусировки и 1 О опору для размещения полупроводниковых структур, опора выполнена в виде сетки и установлена с возможностью перемещения относительно источника некогерентного излучения, содержащего дне линейные галогенные лампы накаливания, расположенные по разные стороны опоры на расстоянии 10-100 д, где с 3 - толщина подложки н мм.Выполнение опоры в виде сетки однон,ременно с использованием линейных,галогенных ламп накаливания, работающих н непрерынном режиме, позволяет ограничить потери тепла на опору и применить двусторонний нагрев полупроводниковой структуры. Это обеспечивает симметрию тепловых нагрузок и уменьшает вероятность разрушения полупроводниковых структур.Перемещение опоры с полупроводниковой структурЬй относительно источ- ЗО ника некогерентного излучения н направлении, перпендикулярном оси лампы, позволяет заменить лампы, работающие н импульсном режиме, на лампы, работающие в непрерывном режиме, и 35 тем самым полностью избавиться от воздействия ударных волн, вызванных импульсным режимом включения, сохранив при этом импульсный режим отжига в миллисекундном диапазоне 4 О длительности.На чертеже изображено устройство.Устройство содержит замкнутую камеру 1, в которой выполнены щели 2 и 3 соответственно для загрузки и выгрузки полупроводниковой структуры 4, расположенной наопоре сетке ) 5, Внутри замкнутой камеры по обе стороны от опоры расположены линейные галогенные лампы б накаливания так, что их продольная ось перпендикулярна направлению движения спотк, перемещаемой с помощью привода 7. Замкнутая камера имеет изогнутую форчу и служит одновременно для фокусировки . излучения на поверхность полупроводниковой структуры.Линейные галогенные лампы накаливания расположены от опоры на расстоянии 10-100 д, где о - толщина подложки полупроводниковой структу ры. Указанное соотношение определяется как размерами используемых подложек (в производстве преимущественно используются подложки толщиной 0,05-,1,0 мм ); так и типом линейных 65 галогенных ламп накаливания - только лампы с диаметром колбы около 10 ьк, имекщие протяженное тело-излучательнакаленную спираль с яркостной температурой около 3000 С) обеспечивают энергию излучения, необходимую для отжига полупроводниковых структур.При толщинах полупроводниковых структур 0,5-1,0 мм соотношение 0-1004 соответствует расстоянию до алогенной лампы 0,5-100 мм. При ольших расстояниях практически невозможно обеспечить нагрев даже тонких подложек,до нужных температур например 1300-1400 ОС для кремния) за требуемые интервалы времени (например 5-10 мс). Меньшие. расстояния приводят к раэбросу параметрон отжигаемых полупроводниковых структур из-за неравномерного облучения их на большой поверхности (провисание нити накала, колебания полупроводниковой структуры при перемещении опоры и"т.д.)Устройство работает следующим образом.Полупроводниковую структуру 4 укладывают в зоне загрузки на опору 5, включают линейные галогенные лампы б накаливания и одновременно с ними привод 7, который перемещает полупроводниковую .структуру через щель 2 в замкнутую камеру 1, а затем через щель 3 на позицию выгрузки. В процессе перемещения происходит последовательное облучение полупроводниковой структуры с экспозицией каждого участка в течение 5-10 мс.Использование линейных галогенных ламп, работающих в режиме непрерывного излучения, позволяет полностью устранить наличие ударных волн и не приводит, таким образом, к раэрушениЮ полупроводниковых структур при их отжигеПредлагаемое устройство испытывают для импульсного отжига кремниевых ионно-имплантированных бором структур. Замкнутая камера устройства выполнена н виде двух полированных изнутри алюминиевых полуцилиндров радиусом 20 мм, в качестве источников некогерентного излучения испольэовали линейные галогенные лампы КГ-1000-3 ( 4).Опора, выполненная в виде сетки из материала с молой теплопроводностью, перемещается со скоростью 2 мм/с. Отжиму подвергали кремниевые структуры с различной толщиной подложки; 0,05, 0,2 и 1,0 мм, при этом расстояние между опорой и гало- генными лампами выбирают в пределах 0,5-100 мм согласно соотношению 19- 100 д, где о - толщина, подложки в мм.Полученные результаты по активации примеси и рекристаллиэации наружного1001232 формула изобретения 15 Составитель О. БочТехред О.Неце ктор А. Фе едактор А. Ога 63 Тираж 701 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Р Заказ 1411 Подписноеомитета СССРоткрытийская наб., д, 4/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 слоя показывают практически 100-ный выход годных структур..Помимо повышения выхода годных полупроводниковых структур при отжиге предлагаемое устройство обеспечивает также высокую производительность обработки благодаря непрерывному процессу загрузки-выгрузки. Кроме того, оно занимает значительно меньшую площадь до сравнению с известными лазерными, электронно-луче выми и гаэораэрядйыми устройствами дляотжига. Устройство для импульсного отжига полупроводниковых структур, преимущественно с толщиной подложки 0,05-1,0 ьйч, содержащее источник не когерентного излучения с системойфокусировки и опору для размещенияполупроводниковых структур,.о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью .повышения выхода годных полупроводниковых структур путем уменьшенияих разрушения при отжиге, опора выполнена в виде сетки и установленас возможностью перемещения относительно источника некогерентного излучения, содержащего две линейныегалогенные лампы накаливания, расположенные по разные с;тороны опорына расстоянии 10-100 3 ,.где Втолщина подлсжки в мм.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Арр 1. РЬмь 1.есс,"1978, 33/11,1 беср. 955.2. "Арр. РЬуя. С.есс",1978, 33/8,15 отсс р. 751 (прототип.