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

5.1. Влияние лазерного микроструктурирования на электрофизические 
параметры МОП-структур 
5.1.1. Технология изготовления тестовых МОП-конденсаторов 

---

109 

---

110 
В результате выше приведенного технологического цикла были 
получены тестовые образцы, которые представляли собой кристаллы 
размером 10х10 мм, вырезанные из одной пластины. На каждом кристалле 
было 18 МОП-конденсаторов с площадью металлического электрода 2,5.10
-3
см
2 
(рис.5.1).
Рис.5.1. Структура тестовых МОП конденсаторов. 
В дальнейшем, эти конденсаторы называются тестовыми МОП 
конденсаторами.
1.1.2. Исследование 
высокочастотных 
вольт-фарадных 
характеристик тестовых МОП конденсаторов при точечном облучении 
Исследование тестовых МОП конденсаторов проводились в следующей 
последовательности. 
Были сформированы две группы кристаллов с тестовыми МОП 
конденсаторами (ТМОПК). Одна для облучения лазером в точечном режиме, 
то есть в режиме, когда пучок фотонов иттербиевого импульсного 
волоконного лазера (ИИВЛ) последовательно падает в одну точку системы 
SiO
2
/Si с тестовыми МОП конденсаторами.
Тестовые МОП конденсаторы второй группы кристаллов подвергались 
облучению пучком фотонов ИИВЛ, сканирующим в заданных режимах по 

---

111 
заданной программой компьютера площади системы SiO
2
/Si с тестовыми 
МОП конденсаторами.
Перед облучением ТМОПК проводились измерения их ВФХ. Затем 
производилось лазерное облучение ранее замеренных ТМОПК, и снова 
измерались ВФХ облученных ТМОПК. 
На рис.5.2 приведены схема облучения тестового МОП конденсатора 
лазером (рис.5.2,а) и микрофотография участка кристалла с облученным 
ТМОПК (рис.5.2,б). Стрелкой на рис.5.2,а указано направление облучения.
а) 
б) 
Рис.5.2. Схема облучения ТМОПК (а) и микрофотография участка кристалла с 
облученным ТМОПК (б). 
ТМОПК первой группы подвергались точечному воздействию ИИВЛ с 
длиной волны излучения 1062 нм и частотой следования 20 кГц. 
Длительность импульсов составляла 100 нс, энергия в импульсе 1 мДж. 
Облучение разным числом импульсов лазерного пучка производилось на 
расстоянии 50 мкм от края контактной площадки (рис.5.2,а). Диаметр 
лазерного пятна составлял 50 мкм а плотность мощности q = 0,13.10
6
Вт/см
2
. 

---

112 
Рис.5.3. Нормированные ВФХ тестовых конденсаторов после облучения разным числом 
импульсов: 1 – исходная ВФХ; 2- 200; 3 - 400; 4 - 800 и 5 - 1600.
На рис. 5.3 приведены нормированные ВФХ тестовых МОП структур 
после облучения кристаллов с ТМОПК разным количеством импульсов (от 
200 до 1600). Как следует из этого рисунка, облучение системы SiO
2
/Si с 
тестовыми МОП конденсаторами приводит к сдвигу ВФХ вправо, что 
соответствует уменьшению положительного заряда в окисле. Также видно, 
что максимальный сдвиг ВФХ наблюдается при использовании 800 
импульсов лазерного излучения. 
На рис.5.2,б, представляющим собой микрофотографию тестового МОП 
конденсатора на системе SiO
2
/Si, видно, что процесс облучения производился 
при плотностях мощности, приводящих к разрушению пленки SiO
2
и 
абляции кремния. При меньшей дозе облучения (при количестве импульсов 
меньше 200) сдвиг ВФХ не происходит, то есть зарядовое состояние в МОП 
структуре не изменяется. Таким образом, точечное облучение, приводящее к 
положительному сдвигу ВФХ, является разрущающим систему SiO
2
/Si, 
поэтому этот метод микроструктурирования не может быть использован в 
практике изготовления МОП интегральных схем. 

---

113