Исследование и разработка лазерной технологии модификации электрофизических характеристик системы кремний диоксид кремния



Download 12,44 Mb.
Pdf ko'rish
bet22/42
Sana23.02.2022
Hajmi12,44 Mb.
#169857
TuriИсследование
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   42
Bog'liq
4 - Дисертация

3.4. Электрофизические 
характеристики 
системы 
SiO
2
/Si 
при 
возникновении локальной пластической деформации
Для определения влияния процесса лазерного микроструктурирования 
на зарядовые свойства SiO
2
/Si структур были проведены измерения ВФХ до 
и после облучения [114]. В качестве экспериментальных объектов 
исползовалась первая группа образцов.
Образцы 
подвергались 
воздействию 
импульсного 
иттербиевого 
волоконного лазера с длиной волны излучения 1062 нм с частотой 
следования импульсов 50 кГц, длительностью импульсов 120 нс и энергией 
1 мДж. Применена схема облучения пластины в сходящихся лучах. При этом 
образец располагается выше плоскости фокуса на = 44 мм с целью 
уменьшения плотности мощности излучения, что, в свою очередь, 


77 
обеспечивает лучший контроль над процессом микроструктурирования. 
Диаметр облученной области составлял около 700 мкм, плотность мощности 
излучения – 1,3·10
4
Вт/см
2

а 
б 
Рис.3. 8. Микрофотография центральной части облученной области (а) и временной 
график изменения температуры области облучения (б
)
На рис. 3.8 приведена микрофотография центральной части облученной 
области (рис. 3.8, а) и экспериментальный график изменения во времени 
температуры области облучения (рис. 3.8, б). После облучения наблюдается 
четко выраженная сетка линий скольжения, образованная пересечением 
ортогональных полос линий скольжения, характерных для монокристаллов 
кремния, ориентированных в кристаллографических плоскостях {100}.
Исследование 
характера 
изменения 
электрофизических 
свойств 
изучаемой системы кремний-окисел, обусловленных воздействием лазерного 
облучения, проводилось методом высокочастотных (ω = 1 МГц) вольт-
фарадных характеристик (ВФХ) структуры металл-окисел-полупроводник 
(МОП). Измерения производились на образцах, подвегнутых лазерному 
облучению различной длительности. В качестве металлического электрода
контактирующего с окисной пленкой, использовался эвтектический сплав In–
Ga (температура плавления Т
пл
= 15,7ºС) .На рис. 3.9 показаны полученные в 
ходе эксперимента типичные, нормированные по максимальной емкости 
ВФХ
структур, полученных после лазерного облучения различной 
длительности.


78 
При лазерном облучении системы SiO
2
/Si фотоны беспрепятственно 
достигают поверхности кремния, так как пленка SiO

прозрачна для 
излучения этой длины волны. Здесь часть энергии квантов расходуется на 
разогрев кристаллической решетки, часть – на образование собственных 
точечных дефектов и дислокаций. В результате действия многих факторов: 
исходного напряженного состояния системы, повышения температуры в 
облученной области, ускоренной генерации структурных дефектов, 
размножения и скольжения дислокаций – происходит пластическая 
деформация, реализуемая в виде сетки линий скольжения (рис. 3.8, а). 
В результате структурных изменений, связанных с образованием на 
облученной поверхности кремния сетки линий скольжения, происходит 
образование дефектных центров в приграничном к кремнию слое окисла, 
ответственных за встроенный заряд в пленке SiO
2
. Из рис. 3.9 видно, что в 
процессе облучения происходит модификация ВФХ, которая свидетельствует 
об изменении электрофизических свойств оксида кремния и границы раздела 
кремний-окисел. 
Рис.3. 9. ВФХ структур SiO
2
/Si после лазерного облучения различной длительности 
Смещение ВФХ по оси напряжений U
MG
на уровне емкости, 
соответствующей 
режиму 
пересечения 
уровнем 
Ферми 
середины 


79 
запрещенной зоны кремния, пропорционально изменению плотности 
встроенного в окисле заряда Q
f
. На рис. 3.10 показан график изменения 
плотности встроенного заряда в зависимости от продолжительности 
облучения.
Рис.3.10. Изменение плотности встроенного заряда в окисле в зависимости от 
длительности лазерного облучения
При длительности лазерного воздействия до 30 с наблюдаются 
незначительные изменения Q
f
. Однако при дальнейшем увеличении 
длительности 
облучения 
происходит 
резкое 
увеличение 
плотности 
встроенного положительного заряда. Это свидетельствует об интенсивной 
генерации структурных дефектов в слое окисла. При этом с высокой долей 
вероятности можно утверждать, что эти дефекты индуцируются в 
переходной области окисла, прилежащей к границе раздела и являющейся 
наиболее напряженной в системе SiO
2
/Si. 
Изменение наклона ВФХ в области напряжений, соответствующих 
переходу МОП-структуры из режима обогащения в режим инверсии 
(рис. 3.9), 
свидетельствует 
об 
изменении 
плотности 
заряда, 
пропорциональном изменению плотности поверхностных состояний N
SS
на 
границе раздела кремний-окисел. Определение плотности поверхностных 
состояний, генерируемых лазерным излучением, производилось по методу 
Термана, 
суть 
которого 
заключается 
в 
следующем. 
На 
основе 


80 
предварительно рассчитанной теоретической ВФХ определяется сдвиг по оси 
напряжений ΔU(C) экспериментальной кривой относительно теоретической 
при различных значениях емкости МОП-структуры. Так как емкость МОП-
структуры при высокой частоте измерения определяется только значением 
поверхностного потенциала кремниевой подложки Ψ
S
, то на основе 
зависимости ΔU(C) формируется функция ΔU
S
). Далее графическим 
дифференцированием кривой ΔU
S
) рассчитывается N
SS 
с использованием 
следующего выражения 
0
(
)




SS
S
C d
U
N
q
d

где – заряд электрона; C

– удельная емкость окисла. 
 
Рис.3.11. Энергетическое распределение плотности поверхностных состояний в 
зависимости от длительности лазерного облучения
На рис. 3.11 приведены графики, показывающие изменение плотности 
поверхностных состояний N
SS
в областях энергий, соответствующих 
запрещенной 
зоне 
кремния, 
при 
лазерном 
облучении 
различной 
длительности. 
Характер 
изменения 
N
SS
различается 
для 
разных 
энергетических 
диапазонов. 
Наибольшие 
изменения 
плотности 


81 
поверхностных состояний наблюдаются в верхней половине запрещенной 
зоны вблизи уровня Ферми. В этом диапазоне энергий при увеличении 
времени облучения характер изменения N
SS
коррелирует с характером 
изменении плотности встроенного заряда (рис. 3.10), т.е. происходит резкое 
увеличение скорости генерации поверхностных состояний на границе 
Download 12,44 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   18   19   20   21   22   23   24   25   ...   42




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish