Способ лазерного геттерирования примесей в полупроводниковых пластинах

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство РЕСПУБЛИКИ ввлмэусь(54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОГО ГЕТТЕРИРОВАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В(71) Заявитель НПО Интеграл (ВУ)(73) Патентообладатель Завод Транзистор НПО Интеграл (ВТ)Способ лазерного геттерирования примесей в полупроводниковых пластинах, включающий сканирование обратной стороны пластины одновременно двумя лучами лазера с образованием параллельных зон плавления шириной (1 и с шагом а И последующую термообработку при температуре отжига механических напряжений и захвата быстродиффундирующих примесей, отличающийся тем, что сканирование осуществляют при смещении лучей в направлении сканирования на величину от а до За.1. Верховский В.М. Методы геттерировання примесей в кремнии / / Обзоры по электронной технике. 1981. - Сер.2. - Вып.8 (838). С. 48.З. Скрытые слои, легированные сурьмой. ЯБО.032.940 мк маршрутная карта НПО ИнтегралИзобретение относится к электронной технике, в частности к способам геттерирования быстродиффундируюших примесей в кремнии с помощью лазерной обработки обратной стороны кремниевых пластин.Известен способ генерирования примесей в кремнии, включающий имплантацию в нерабочую (непланарную) сторону пластины ионов аргона или кислорода, или фос ора, или кремния и мышьяка с дозами 101 - 1020 ион/мг и энергией 50-200 кэВ и последующую термообработку при 1170-1270 К в течение 0,5-6 ч. (1 . Формирующиеся в результате ионной имплантации в кристаллической решетке кремния радиационные повреждения являются стоками для быстродиффундируюших примесей, что приводит к снижению их концентрации в активных областях пластаны.Недостатком этого способа является низкая эффективность геттерирования кремниевых пластин. Это связано с тем, что при послеим плантапионных термообработках происходит отжиг радиационных дефектов и эпитаксиальная рекристаллизация аморфизированного слоя крештия. Вследствие малой плотности остаточных радиационных дефектов в пластинах геттерироватше методом ионной имплантации неэффективно. дефектность пластин остается высокой.Наиболее близким к изобретению, его прототипом, является способ лазерного геттерирования примесей в кремниевых пластинах,включающий сканирование нерабочей повер хности пластин лучом лазера и последующую термообработку пластин при температуре1423 к в течение 3-105 зз-1 о 3 с ш. с ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СПОсоб предусматривает сканирование пластин одновременно двумя лазерными лучами. При этом на нерабочей поверхности пластин образуются в местах воздействия лазерного луЧЗ. РВКРИСТЛЛИЗОВЗННЫС ЗОНЫ С ИЗМСНСННОЙ морфологией поверхности шириной а до 60 мкм и глубиной до 30 мкм. Вследствие больших градиентов температуры при кристаллизации вокруг этих зон формируется сетка дислокаций, распространяющаяся на некоторую глубину пластины. При последующих термообработка) дислокации декорируются примесями, диффундирующими из активных областей пластины, что позволяет повысить выход годных приборов. Сетка дислокаций более устойчива к действию высоких температур по сравнению с радиационными дефектами, что позволяет повысить эффективность геттерирования. Недостатком способа является то, что в процессе сканирования обратной стороны пла 10стин при перемещении лазерных лучей в направлении, перпендикулярном направлению сканирования, т.е. по шагу, на краях пластин образуются рекристалпизационные зоны, которые обработаны сразу двумя лучами. Т.к. расстояние между лучами мало (104 м) и скорость сканирования высока (О,б м/с), то это равносильно обработке указанных зон одним лучом лазера мощностью, равной сумме мощностей двух лучей. Это приводит к тому,ЧТО УКЗЗЗННЫБ РВКрИСТЭЛЛИЗЗЦЕ/ХОННЫС ЗОНЫ имеют значительно больший размер, вокруг них возникают наиболее высокие механичеСКИЕ напряжения, КОТОРЫС ВПОСЛВДСТВШ приводят к появлению микротрещин. При последующей термообработке эти зоны служат источником возникновения линий скольжения. Коэффицент заполнения линиями скольжения(КЗЛС) рабочей стороны в используемых режимах генерирования (например при мощности лазерных лучей 80 Вт, шаге сканирования 200 мкм) достигает 0,З-О,4. Это означает, что ЗО-4 О площади рабочей поверхности пластины становится усеянной дислокациями с плотностью до 105 см 2 . При таком качестве рабочей поверхности получить годные приборы практически невозможно.В основу изобретения положена задача создания способа лазерного геттерирования примесей в полупроводниковых пластинах,ПОЗВОЛЯЖОЩСГО ПОВЫШЗТЬ КЗЧССТВО РНБОЧСЙ СТОроны пластины за счет снижения ее дефектНОСТИ.Сущность изобретения заключается в том,что в способе лазерного геттерирования приМСССЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПЛЗСТИНаС, ВКЛЮчающем сканирование обратной стороны пластины одновременно двумя лучами лазера с образованием параллельных зон плавления шириной с и с шагом а, последующую термообработку при температуре отжига механических напряжений и захвата быстродиффундирующих примесей, сканирование осуществляют при смещении лучей в направлении сканирования на величину от д до За.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что процесс сканирования осуществляется в режгпие опережения одного луча по сравнению с другими. В результате этого при перемещении по шагу сканирования рекристаллизациошше зоны, образованные разными лучами, не совпадают, а лишь пересекаются в одной точке. Во избежание перекрытия реКРИСТШШИЗОВЗННЫХ ЗОН МИНДИМЗЛЬНЗЯ ВСЛИЧИнаопережения должна быть не меньше ширины рекристаллизованной зоны д. При величине опережения, равной 41, рекристаллизованные зоны лишь касаются друг друга краями. При меньшей величине опереженияОНИ НЗЧИНЭЮТ перекрываться, Т.Е. ЧЗСТИЧНО совпадают. Это приводит, как и в случае прототипа, к появлению микротрещин и большою ЧИСЛИ ЛИНИЙ СКОЛЬЖСНИЯ. Максимальная ЕСЛИчина опережения должна быть не больше За,т.к. в противном случае образуется значительная по размерам зона с малой емкостью геттера, что заметно снижает эффективность геттерирования. На краю пластины образуется зона с повышенной дефектностью. Это происходит по той причине, что плотность генерируемых дислокаций в этом случае на каемке пластины меньше. Следовательно, эффективность геттерирования также уменьшается.Отсутствие наложения рекристаллизованных зон приводит к более равномерному распределению механических напряжений по площади пластины, снижается количество линий скольжения, повышается качество рабочей поверхнести.Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано расположение рекристаллизованных зон (зон плавления) на краю пластины при сканировании по способу - прототипу, а на фиг - по предлагаемому способу. Лучи лазера 1 и 2 на расстоянии а друг от друга сканируют пластину З в направлении, указанному стрелками, и образуют зоны плавления 4 и 5 шириной аЗ. При смещении лучей по шагу в случае прототипа образуется зона плавления б, образованная двумя лучами. При сканировании по предлагаемому способу зона 6 пре вращается в точку пересечения зон 4 и 5. Величина смешения обозначена через х. Пример конкретного выполнения. Для генерирования использовались однослойные кремниевые эпитаксиальные структурыГеттерирование осуществляли на установке лазерного геттерирования ЭМ 227 при мощности лазера 80 Вт и скорости сканирования 0,6 мс. Ширина зоны плавления составила 30 мкм, шаг сканирования - 200 мкм. Отсюда искомая величина смешения составляет 30600 мкм. Величину смешения регулировали выбором положения расщепляющей призмы установки ЭМ-227. Термообработку ЭКЭС проводили на установке АДС-б-ЮО при температуре (1423 К) в течение(3 103 с) в сухом кислороде. Контроль качества поверхности проводили с помощью оптической микроскопии при увеличении от 16 до 250 после селективного травления ЭКЭС в травителе Снртла. Результаты контроля приведены в таблице.Из приведенных данных видно, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет сниаить коэффициент заполнения линиями скольжения (КЗЛС) и уменьшить плотность дислокаций на рабочей стороне пластины.Использование запредельных значений величины смещения лучей не позволяет достичь цели изобретения.На краю пластины 1 см ОТ края ПЛОТНОСТЬ МИК родефектов сссталяет 2 10 смГосударственное патентное ведомство Республики Беларусь 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66