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

 
 

---

95 
Выводы к главе 3 
1. Произведен выбор режимов микроструктурирования системы SiO
2
/Si. 
Выполнены основные требования к режиму микроструктурирования: 
- 
сохранение монокристаллической структуры кремниевой подложки; 
- 
сохранение 
целостность 
пленки 
SiO
2 
при 
проведении 
микроструктурирования системы SiO
2
/Si; 
- 
при появлении процесса плавления кремния на поверхности не должна 
уменьшаться адгезия пленки SiO
2 
к кремнию и должна сохраняться ее 
целостность. 
2. Впервые обнаружена локальная пластическая деформация поверхности 
кремния в виде сетки линий скольжения при облучении импульсным 
волоконным лазером системы SiO
2
/Si. Начало процесса образования линий 
скольжения в полосах происходит при плотности мощности q = 0,4.10
4 
Вт/см
2
и числе импульсов 30000, следующих с частотой 50 кГц. Сетка линий 
скольжения образуется в результате пересечения полос линий скольжения, 
возникающих на соответствующих плоскостях скольжения кристаллической 
решётки кремния. Форма сетки линий скольжения зависит от главной 
кристаллографической ориентации кремниевой подложки. В полосах 
скольжения формируется высокая плотность линий скольжения, которые 
появляются в результате зарождения, роста и движения дислокаций под 
действием энергии фотонов лазерного пучка. Следует особо отметить, что 
при таком микроструктурировании поверхности кремния не только не 
нарушается целостность плёнки SiO
2
, но и сохраняется величина её 
пробивных напряжений. 
3. Впервые экспериментально продемонстрирован механизм развития 
локального анизотропного процесса микроплавления монокристаллического 
кремния при сканировании луча импульсного волоконного лазера. Этот 
механизм 
микроплавления 
проявился 
при 
использовании 
плавного 
изменения плотности мощности облучения путём изменения скорости 

---

96 
сканирования на протяжении одного прохода лазерного луча. Показано что, 
основным 
механизмом, 
приводящим 
к 
возникновению 
локальных 
микрообластей расплавленного кремния под воздействием лазерного 
облучения 
с 
большой 
частотой 
следования 
импульсов, 
является
дислокационный механизм. 
4. Показано, что при облучении системы SiO
2
/Si волоконным лазером в 
режиме, обуславливающим локальную пластическую деформацию кремния, 
происходит изменение электрофизических свойств диоксида кремния и 
границы раздела SiO
2
-Si. Максимальные изменения происходят в зоне 
облучения, где наблюдается сетка линий скольжения. Следует отметить, что 
изменение электрофизических свойств системы появляются также и на 
участках подложки, удаленных от зоны облучения. 
5. Показано, что процесс микроплавления кремния происходит при 
температурах много ниже температуры плавления кремниевой подложки. 
Это может происходить вследствие интенсивной генерации дислокаций, 
обусловленной 
высокой 
частотой 
следования 
импульсов 
лазерного 
облучения. 
6. Показано, 
что 
при 
микроструктурировании 
МОП 
структур, 
выполненных на основе системы SiO
2
/Si, происходит увеличение пробивных 
напряжений МОП структур. В зависимости от режимов облучения эти 
увеличения напряжения могут достигать 10% от пробивных напряжения 
структур до облучения. По-видимому, это обусловлено структурной 
перестройкой слоя SiO
2
, вызванной упругими механическими напряжениям и 
на границе SiO
2
-Si при микроструктурировании поверхности кремния.

---

97