|
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время лазерные технологии находят широкое применение в
различных технологических процессах микроэлектроники. Так лазеры
используются при литографии, осаждении и травлении тонких пленок,
легировании и эпитаксии, геттерировании структурных дефектов и
скрайбировании подложек, а также при анализе причин отказов
интегральных микросхем[1,2,3,4].
В последнее десятилетие лазеры также находят широкое применение и в
качестве
инструмента
структурной
модификации
различных
полупроводниковых материалов, в том числе и кремния, как основного
материала микроэлектроники [5,6]. При этом с помощью лазера получают
кремниевые структуры с характерными размерами микро- и нанометрового
диапазона. Полученные микро- и наноструктуры обладают новыми
электрофизическими и оптическими свойствами, которые отличаются от
свойств объемного кремния, что позволяет использовать их в качестве
материала для элементов кремниевой фотоники.
Исследование взаимодействия лазерного излучения с кремнием и
структурами на его основе представляет особый научный и практический
интерес с точки зрения разработки технологии лазерной микрообработки для
создания микроэлектромеханических систем (МЭМС) и технологии
изготовлении МОП интегральных схем (МОП ИС). [7,8]. В современных
МЭМС и МОП ИС структуры КМОП (комплементарная структура металл-
оксид-полупроводник) широко используются. Так как основой конструкции
КМОП является система кремний-двуокись кремния (SiO
2
/Si), то именно эта
структура и является центром внимания. Для решения практической задачи,
связанной с использованием лазерного микроструктурирования системы
SiO
2
/Si на эксплуатационные характеристики МОП ИС необходимо
детальное теоретическое изучение и экспериментальное исследование
6
механизмов генерации, взаимодействия и накопления структурных дефектов
при лазерном облучении системы SiO
2
/Si. Сложность исследований связана с
разницей структурных и оптических свойств Si и SiO
2
, а также с тем, что уже
изначально, до облучения лазером, в системе SiO
2
/Si имеются упругие
механические напряжения, влияющие на процесс микроструктурирования. В
этом
случае
воздействие
на
кремниевые
пластины
(подложки
полупроводниковых ИМС) мощных лазерных импульсов, необходимых для
микроструктурирования системы, может сопровождаться рядом
нежелательных последствий, связанных с генерацией дефектов, имеющих
дислокационную природу, которые приводят к появлению микротрещин и
разрушению кристаллической решётки или разрушению плёнки SiO
2
.
Дополнительным
обстоятельством,
определяющим
интерес
к
исследованиям взаимодействия лазерного излучения с системой SiO
2
/Si,
является возможность использования лазерного излучения для разработки
методов
модификации
электрофизических
характеристик
полупроводниковых
приборов
с
МOП-структурой
за
счет
фотостимулированных реакций. Так, например, в работе [51] А. Medvid и
соавторами отмечается, что при лазерном облучении системы SiO
2
/Si
происходит изменение цвета и диэлектрической проницаемости пленки
окисла. В других работах [7,8] сообщалось о том, что при облучении
системы SiO
2
/Si в окисле индуцируются новые заряды. Исследование этой
возможности актуально в связи с перспективой разработки принципиально
нового метода модификации системы SiO
2
/Si для их применения в
полупроводниковом приборостроении с целью улучшения характеристик
приборов.
В настоящее время в периодической печати имеются лишь единичные
научные публикации по микроструктурированию системы SiO
2
/Si путём
лазерного облучения. В них, в основном, исследуются параметры МОП-
структур с кластерами кремния в окисле кремния, однако, полного
7
понимания процессов, происходящих в этих системе пока нет. Нет также
данных по влиянию на систему SiO
2
/Si вариации таких параметров лазерного
облучения, как частоты следования импульсов и частоты сканирования луча
лазера. Отсутствуют данные по влиянию лазерного микроструктурирования
на параметры элементов МОП ИС. Таким образом, детальное изучение
влияния лазерного микроструктурирования на МОП-структуры и элементы
МОП ИС является актуальным.
Do'stlaringiz bilan baham: |
