Изохорный отжиг. 
Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств. 
Интегральные схемы

Проводится при постоянном времени и различных температурах. На (Рис. 6.9) приведена зависимость скорости твердофазной эпитаксиальной перекристаллизации аморфного кремния от температуры.

Рис. 6.9. Зависимость отношения концентрации свободных носителей заряда Р _холл к дозе Ф имплантации бора от температуры отжига Т_А для трех значений дозы бора Весь диапазон температур отжига разбит на три области.

(I, II, Ш).

В случае ионной имплантации с малой дозой электрическая активность внедренной примеси монотонно возрастает с увеличением температуры отжига (I), для двух более высоких доз наблюдается так называемый отрицательный отжиг, т. е. уменьшение электрической активности имплантированного бора (II) при возрастании температуры отжига от 500 до 600 °C.

Для области I характерно наличие точечных радиационных дефектов, концентрация которых больше концентрации свободных носителей заряда. В этой области отсутствуют линейные дефекты (дислокации). Повышение температуры от комнатной до 500 °C приводит к ликвидации точечных дефектов (дивакансий). При этом концентрация бора в узлах кристаллической решетки также уменьшается при увеличении температуры до — 500 °C. Однако, если концентрация бора снижается примерно в два раза, то концентрация свободных носителей заряда увеличивается на порядок величины, что приводит к уничтожению дефектов — ловушек.

Для области II характерна структура, содержащая дислокации, что объясняется удалением атомов замещения. Дислокации образуются при температуре выше 500 °C. По сравнению с областью, соответствующей температуре 500 °C, область II при 600 °C содержит меньшую концентрацию атомов бора в узлах, кристаллической решетки кремни и большую концентрацию межузельных атомов бора с неопределенным положением в кристаллической решетке. Следовательно, атомы бора могут образовывать преципитаты или локализоваться вблизи дислокаций.

В области III концентрация активных атомов бора увеличивается. Энергия активации этого процесса равна ~5 jB. Такая величина энергии активации соответствует генерации и миграции собственных вакансий кремния при повышенных температурах. После генерации вакансии двигаются к межузельным атомам бора (преципитатам), что приводит к распаду преципитатов.

В случае имплантации бора с меньшими дозами, когда не происходит уменьшение концентрации активных атомов примеси с увеличением температуры отжига в области II, атомы бора замещают кремний в узлах кристаллической решетки без участия, термически генерированных вакансий.

При дозах имплантируемых ионов ~ 10¹² см ² полный отжиг происходит при температуре 800 °C в течение нескольких минут.

При более высоких дозах, когда процесс имплантации происходит при комнатной температуре, для достижения полной электрической активации атомов бора необходимы более высокие температуры отжига. Аморфные слои в этом случаи не образуются вплоть до дозы ~ 5 • 10¹⁶ см~². Однако при уменьшении температуры мишени возможно формирование аморфных слоев при дозах ~ 10¹⁵слГ².