Activation of High As and Sb Concentrations in Silicon by Laser Irradiation

Laser induced solid face epitaxy of implanted silicon layers with high ion doses (1 × 1016 As/cm2, 5 × 1016 As/cm2, and 4 × 1015 Sb/cm2, 6 × 1015 Sb/cm2, respectively) is studied by Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and Hall‐effect measurements. The results are compared with those of furnace annealing at 825 K. The laser annealed silicon samples exhibit the following effects: amorphous layers recrystallize up to impurity concentrations of 2 × 1021/cm3 for which furnace annealing cannot be obtained, the incorporation of dopants on lattice sites and their electrical activation are higher as in the case of furnace annealing. The amount of electrical active atoms exceeds the equilibrium solubility limit considerably (for As atoms 5 times, for Sb atoms 20 times). Laserinduzierte Festphasenepitaxie von Si‐Schichten, ionenimplantiert mit hohen Fremdatomdosen (1 × 1016 As/cm2, 5 × 1016 As/cm2 und 4 × 1015 Sb/cm2, 6 × 1015 Sb/cm2) wird mit der Methode der Rutherford‐Weitwinkelstreuung und Halleffektmessungen untersucht. Die Ergebnisse werden mit denen der konventionellen thermischen Ausheilung bei 825 K verglichen. Die ausgeheilten Si‐Scheiben zeigten die folgenden Effekte: amorphe Schichten rekristallisieren bis zu Fremdatomkonzentrationen von 2 × 1021/cm3, bei welcher die konventionelle thermische Ausheilung versagt, der Fremdatomeinbau auf Gitterplätze und die elektrische Aktivierung sind höher als mit konventioneller Ausheilung erreichbar ist. Die Zahl der elektrisch aktiven Atome übersteigt den Wert der Gleichgewichtslöslichkeit beträchtlich (für As 5‐fach, für Sb 20‐fach).