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

 4.2. Вольт-амперные и воль-фарадные характеристики системы SiO
2
/Si, 
облученной ArF-лазером 
Для определения влияния облучения ArF-лазером на зарядовые 
свойства SiO
2
/Si структур были проведены измерения ВАХ и ВФХ до и после 
облучения.
Измерения ВАХ проводились на образцах микроструктурированных в 
двух режимах мощности лазерного излучения 0,7 и 1,32 Дж/см
2
и в двух 
точках. Точка 1, расположенная близко к центру пятна лазерного излучения и 
точка 3, расположенная с краю пятна (см.рис.4.2). 
Как видно на рис.4.6, на ВАХ снятые вблизи центра облученного пятна, 
в предпробойной области наблюдаются осцилляции, которые могут быть 
интерпретированы 
как 
туннелирование 
носителей 
и 
перезарядка 
локализированных состояний внутри плёнки SiO
2
. Такими состояниями 
могут являться нанокластеры кремния образующиеся в результате 
микроструктурирования системы SiO
2
/Si.

---

105 
Рис.4. 6. Прямые ветви ВАХ исследованных образцов, измеренные в точке 1, кривые 1,2: 
1 – 1,32 Дж/см
2
, 5 импульсов; 2 – 0,7 Дж/см
2
, 1 импульс; в точке 3, кривые 3,4: 3- 1,32 
Дж/см
2
, 5 импульсов; 4 - 0,7 Дж/см
2
, 1 импульс; (см.рис.4.2). 
В областях удаленных от центра пятна на ВАХ исчезает эффект 
осцилляции тока. Однако наблюдается разный ход кривых вблизи
напряжения пробоя. 
Снятие высокочастотных ВФХ на микроструктурированных образцах 
проводилось путем формирования на микроструктуриованной поверхности в 
качестве металлического контакта эвтектического сплава InGa (температура 
плавления Т
пл
= 15,7 
о
С).
ВФХ снимались в точках, расположенных вблизи края облученных 
областей (см.рис.4.2, точка 3). На рис. 4.7. приведены ВФХ, полученные как 
в точках 3 облученных областей, так и в точке за пределами области 
облучения около 3 мм от края облученной области. 
На рис 4.7 видно, что воздействие лазерного излучения привело к
существенным 
изменениям 
ВФХ. 
ВФХ 
смещаются 
в 
область 
положительных напряжений. Видно, что на ВФХ наблюдаются пики 
емкости, которые являются результатом процесса перезарядка электронных 
состояний в окисле кремния. 

---

106 
Рис.4. 7. Высокочастотные ВФХ на микроструктурированных образцах SiO
2
/Si, 
измеренные в точке 3 (кривые 3,4) и в точке за пределами области облучения около 3 мм 
(кривые 2): 1 – ВФХ необлученных образцов; 2 – вне области облучения; 3 - 1,32 Дж/см
2
, 
5 импульсов; 4 - 0,7 Дж/см
2
, 1 импульс.
Из сопоставленных кривых, представляющих собой ВФХ можно сделать 
следующее заключение. В облученных областях системы SiO
2
/Si появляются 
более крупные образования, которые перезаряжались, вызвали появление 
пиков на ВФХ. Такие переходы емкости могут происходить лишь при 
условии определенной группировки нанокластеров, например в систему 
вязанных между собой кластеров кремния [111].
Видно также, что облучение системы SiO
2
/Si эксимерным лазером 
влияет на ВФХ и за пределом области облучения.