STUDY OF SOME OPTICAL AND ELECTRICAL PROPERTIES OF HEAVILY DOPED SILICON LAYERS

Résumé
On étudie certaines propriétés optiques de couches de silicium dopées au-delà de la solubilité maximale à l'équilibre par un procédé d'implantation suivi d'une fusion laser. Des plaquettes de silicium de type P sont implantées à des doses allant jusqu'à 10¹⁷ cm^-3 par des ions arsenic (80 KeV), puis les dopants sont incorporés au réseau par une fusion laser induite par un laser puisé au YAG à des énergies allant jusqu'à 2,5 J/cm² pour des durées d'impulsions de 25 et 100 ns, respectivement. La réflectivité des couches entre 250 et 500 nm ainsi que des mesures ellipsométriques ont été effectuées en fonction des conditions expérimentales. Aux fortes doses les défauts jouent un rôle non négligeable sur ces propriétés optiques.

Abstract
It is well known that the solubility of most dopants can be noticeably increased in silicon by pulsed laser annealing of the implanted layers. Here, we have investigated the evolution of some optical and electrical properties of such heavily doped layers as a function of implanted dose, trying to separate effects due to the high doping from those resulting from defects or precipitates. P-type silicon wafers have been implanted with 80 KeV arsenic ions at doses of up to 10¹⁷ cm^-2 and annealed by a pulsed ruby and YAG laser, giving pulses of 20 and 100 ns duration, respectively and depositing energies up to 2.5 J.cm^-2. U.V. and visible light (250 and 500 nm) reflectance, as well as ellipsometry (632.8 nm) measurements have been performed as well as dark I - V and C - V characteristics. These investigations indicate that by increasing the implanted dose, the doping level first increases until near surface defects and precipitates modify the optical as well as the electrical properties of the heavily doped layers. The generation of these defects has been followed by RBS in random and channelling conditions.