Фотонно-стимулированные технологические процессы микро- и нанотехнологии

Это можно осуществить при адиабатическом режиме нагрева фотонным излучением полупроводниковых структур, при котором световой поток поглощается, и нагревается только приповерхностная область, а в объеме полупроводниковой пластины температура недостаточна для перераспределения примесей и изменения геометрии p–n-переходов. Этим требованиям полностью удовлетворяет лазерное излучение на длинах волн менее 400 нм при длительностях излучения 10

-10

с. Высокая плотность светового потока, селективность воздействия лазерного излучения на обрабатываемые микроструктуры, импульсный характер, локальность и монохроматичность позволили его использовать на операциях отжига и рекристаллизации полупроводниковых слоев.

Полученные результаты позволили разработать технологические процессы лазерографии: локальное травление и осаждение микроструктур, легирование, создание контактно-металлизационной системы, программирование СБИС. Монохроматичность излучения позволила осуществить инициализацию химических реакций очистки, травления, осаждения материалов на поверхности полупроводниковой структуры.

В основе этих реакций лежат не термические, а фотонно-стимулированные низкотемпературные процессы, связанные с резонансным воздействием на рабочую среду энергии излучения, достаточной для разрыва связей химических соединений. Это позволило воздействовать только на определенные типы молекул рабочей среды. Селективность воздействия лазерного излучения снизила на несколько сот градусов температуру технологических процессов без ухудшения электрофизических характеристик структур СБИС [3, 5, 8].

При использовании коротковолнового излучения энергии фотонов становится достаточной для возбуждения фотохимических реакций в газовой среде или на поверхности обрабатываемого материала. В результате температура технологических процессов может быть снижена до 300 °С и менее. Кроме того, на этих длинах волн преобладает приповерхностное поглощение светового потока. Это позволяет при уменьшении длительности импульса светового потока значительно уменьшить перераспределение примеси и повысить быстродействие полупроводниковых приборов и интегральных схем.

В табл. 1 показаны области применения и характеристики фотонного излучения, которые необходимы для осуществления различных технологических процессов. Как видно из табл. 1, для реализации фотонных технологических процессов в микроэлектронике используется широкий диапазон частот и мощностей лазерных и некогерентных источников излучений.