3.3.2.Лазерный отжиг

Лазерный нагрев имеет ряд преимуществ при ведении процесса отжига. Наиболее широкое применение нагрев лазером получил для отжига пленочных структур на полупроводниковых пластинах после ионной обработки или ионной имплантации. Лазерный отжиг имплантированных пластин кремния или арсенида галлия давно уже применяется для производства изделий электронной техники. Основным механизмом устранения дефектов в структуре полупроводниковых кристаллов, возникающих в результате операций легирования или имплантации, является перекристаллизация под действием мощного (1-3 Дж/см²) лазерного излучения.

Обычно после ионной имплантации с дозой облучения до 10¹⁴ ионов/см² пленочные структуры на полупроводниковых кристаллах и сами кристаллы становятся аморфными и теряют свою электрическую активность, что делает их непригодными к применению в ИЭТ. Ранее такие аномалии устранялись путем длительных термоотжигов при Т_отж до 1000 ^оС в вакууме или в нейтральной среде. Такие параметры отжига приводили к диффузии примесей в соседние слои, в результате чего размывались границы слоев, разрушались структуры.

Лазерный отжиг позволил довести время термической обработки до 10^-8 с и ограничить место воздействия только областью обработки пленочных структур. Преимущества лазерного импульсного отжига заключаются в отсутствии диффузии примесей в соседние слои и слоев друг в друга. Однако надо учитывать, что увеличение длительности импульса до 10^-3 с уже не дает никаких преимуществ по сравнению с термоотжигом. При лазерном отжиге концентрация носителей заряда, как правило, выше концентрации, которая обеспечивается термоотжигом. Лазерная технология позволила легко проводить отжиг арсенида галлия и пленочных структур из этого материала, в то время как термоотжиг представляет большие трудности, в связи с низкой температурой диссоциации этого материала (200 - 300 ^оС). Импульсный лазерный отжиг арсенида галлия обеспечил, в отличие от термического, получение тонких сильнолегированных слоев с четкими границами и высокими свойствами p-n - перехода.

Установки данного типа относятся к оборудованию для формирования пленочных структур.

4.Заключение

Лазерное оборудование сегодня широко вошло в нашу жизнь. Лазеры, выйдя за стены лабораторий, находят широчайшее применение практически во всех отраслях экономики, и число лазерных методик и технологий постоянно растет. Вся современная электронная аппаратура изготавливается с массовым использованием лазерных технологий обработки и контроля. Лазерный раскрой металлического листа, шовная и точечная сварка, маркировка, модифицирование поверхностного слоя металла и другие лазерные технологии быстро осваиваются машиностроительными и приборостроительными заводами.

Лазеры находят все более широкое применение в микроэлектронике: лазерная микросварка применяется в производстве компонентов электронных схем; испарение вещества под действием сфокусированного лазерного излучения используется для изготовления элементов электронных схем, а также для подгонки параметров компонентов к заданному номиналу. С помощью лазера можно целиком изготовить тонкопленочную схему со всеми располагающимися на ней резисторами и конденсаторами. Лазер можно использовать также для изготовления или подгонки фотошаблона, применяемых для травления микросхем.

С изобретением лазера человечество получило в свое распоряжение качественно новый, в высокой степени универсальный, очень эффективный инструмент для повседневной, производственной и научной деятельности. С годами этот инструмент будет все более совершенствоваться, а вместе с этим будет непрерывно расширяться и область применения лазеров.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.Г.Григорьянц. Лазерная техника и технология. Москва ,1987.

2. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. Справочник. Под ред. Н.Н.Рыкалин, А.А.Углов, М.В.Зуев, А.Н.Кокоря. Москва, 1985.

3. М.Ф.Стельмах. Лазеры в технологии. Москва, 1975.

Классификация процессов взаимодействия электронов с веществом.

При взаимодействии потоков ускоренных электронов с поверхностью твердого тела происходит ряд процессов, которые могут быть использованы как для целей технологии, так и в методах анализа свойств твердого тела.

 

1. Вторичные электроны ( до ~50 эВ)

2. Возбуждение атомов (потери энергии до ~ 500 эВ)

3. Оже электроны и характ. g - излучение

4. Упруго отраженные электроны

Эти процессы разделяются на упругие и неупругие. При упругих процессах не происходит изменение энергии электронов, а происходит лишь изменение импульса. При неупругом взаимодействии меняется и энергия электронов. Неупругое взаимодействие характеризуется возбуждением электронной системы твердого тела, приводит к возбуждению плазменных колебаний и в итоге к нагреву твердого тела. Ионизация внутренних энергетических уровней может приводить к изменению характера химических связей в твердом теле ? стимуляция ряда химических реакций.

Нагрев образца используется при электронно-лучевой плавке, отжиге, сварке, испарении;

Стимуляция химических реакций для электронолитографии, при реактивном электронно-лучевом осаждении пленок.

Ряд процессов нашел применение в аналитических методах:

• Когерентное рассеяние в кристаллических твердых телах, дифракция, используется в электронной микроскопии, электронографии;

• упругое отражение электронов в результате каскада столкновений, определяемое упорядоченностью структуры тв.тела, его плотностью и атомным номером используется в электронной спектроскопии;

• тормозное излучение, определяемое взаимодействием с электромагнитным полем внутри твердого тела используется для создания источников рентгеновского излучения;

• вторичная электрон - электронная эмиссия, - результат выхода электронов с энергией, превышающей потенциальный барьер тв.тело - вакуум позволяет исследовать поверхностные свойства тв.тел.

• Оже - электроны, возникающие в результате возбуждения (ионизации) атомов тв.тела с передачей безызлучательным образом энергии другому электрону (т.н. Оже - электрону), который может выйти в вакуум используются в Оже - спектроскопии.