Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя
Временное развитие упругого рассеяния света изучалось в процессе формирования геттерирующего слоя на поверхности кремния и германия под действием импульсного лазерного излучения. Установлен линейный характер зависимости между интенсивностью рассеяния света поверхностью исследованных образцов и време...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110873 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя / Д.С. Точилин, С.П. Лущин, С.Д. Точилин // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 4. — С. 152-154. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860137739856379904 |
|---|---|
| author | Точилин, Д.С. Лущин, С.П. Точилин, С.Д. |
| author_facet | Точилин, Д.С. Лущин, С.П. Точилин, С.Д. |
| citation_txt | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя / Д.С. Точилин, С.П. Лущин, С.Д. Точилин // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 4. — С. 152-154. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Временное развитие упругого рассеяния света изучалось в процессе формирования геттерирующего слоя на поверхности кремния и германия под действием импульсного лазерного излучения. Установлен линейный характер зависимости между интенсивностью рассеяния света поверхностью исследованных образцов и временем лазерной обработки.
Тимчасовий розвиток пружного розсіювання світла вивчалося в процесі формування гетеруючого прошарка на поверхні кремнію та германію під дією імпульсного лазерного випромінювання. Установлено лінійний характер залежності між інтенсивністю розсіювання світла поверхнею досліджених зразків та часом лазерної обробки.
The temporary development of elastic light scattering was studied in process formation of the gettering layer on a surface of silicon and germanium under action of pulse laser radiation. The linear character of dependence between intensity of light scattering by a surface of the investigated samples and time of laser processing was established.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:47:59Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 661.68; 66.012.1; 535.361
УПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА ПОВЕРХНОСТЬЮ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ НАРУШЕННОГО
СЛОЯ
Д.С. Точилин, С.П. Лущин, С.Д. Точилин*
Запорожский национальный технический университет,
г. Запорожье, 69063, Украина, ул. Жуковского, 64; Е-mail: bokc@bk.ru; тел. 769-83-55;
*Запорожский национальный университет,
г. Запорожье, 69063, Украина, ул. Жуковского, 66; Е-mail: tochno@zsu.zp.ua; тел. 289-41-16
Временное развитие упругого рассеяния света изучалось в процессе формирования геттерирующего слоя
на поверхности кремния и германия под действием импульсного лазерного излучения. Установлен
линейный характер зависимости между интенсивностью рассеяния света поверхностью исследованных
образцов и временем лазерной обработки.
ВВЕДЕНИЕ
Электронная техника, как правило, предъявляет
высокие требования к степени совершенства
кристаллической структуры используемых
материалов. В соответствии с ними современная
технология выращивания монокристаллов позволяет
получать монокристаллы без линейных дефектов
(дислокаций) [1]. В этом случае влияние точечных
дефектов (примесей, вакансий) на свойства
материала существенно возрастает. При отсутствии
линейных дефектов, являющихся для точечных
своеобразным коллектором, происходит постоянное
возрастание концентрации точечных дефектов в
монокристалле при выполнении технологического
процесса изготовления изделия.
В целях снижения влияния точечных дефектов
на физические свойства монокристаллов
разработаны методы геттерирования точечных
дефектов. Они заключаются в накапливании
точечных дефектов в определенных областях
монокристалла или в удалении дефектов из него.
Характеристики и технология этих методов
подробно рассмотрены в работе [2].
В последнее время широкое распространение
получил метод геттерирования дефектов с помощью
нарушенного слоя полупроводникового материала,
созданного посредством его обработки
сфокусированным лазерным излучением с большим
значением плотности мощности лазерного
излучения. В этих целях обычно применяются
импульсные твердотельные лазеры [3].
В настоящей работе была поставлена задача
исследования временного развития упругого
рассеяния света поверхностью кремния и германия,
обработанной лазерным излучением с величиной
плотности мощности импульсов, достаточной для
создания геттерирующего слоя.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Образцы монокристаллического кремния и
германия представляли собой полированные
пластины толщиной 4⋅10-4 и 3⋅10-4 м соответственно.
Схематически экспериментальная установка
обработки полупроводниковых материалов
лазерным излучением изображена на рис.1.
Рис.1. Установка обработки поверхности кремния
и германия лазерным излучением: 1 – излучение
ИАГ-Nd3+-лазера; 2 – оптическая система,
состоящая из поворотной призмы и конденсора; 3 –
пластина кремния; 4 – оптический столик
В ней использовался твердотельный лазер (длина
волны λ1 ≅ 10-6 м) на иттриево-алюминиевом гранате
(ИАГ) с примесью неодима, работавший в режиме с
модулированной добротностью. Частота повторения
импульсов лазерного излучения в ходе
эксперимента могла принимать значения f1 = 12,5 Гц
и f2= =25 Гц. Длительность импульсов составляла
величину порядка 10-8 с.
В процессе обработки поверхности кремния и
германия лазерный луч двигался по ней по
прямолинейной траектории.
При формировании нарушенного слоя плотность
мощности импульсов лазерного излучения имела
значение ω ≅ 5⋅1013 Вт/м2. Оценка значения
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 4.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (16), с.152 – 154.
152
плотности мощности импульсов лазерного
излучения осуществлялась с использованием
измерителя мощности и энергии лазерного
излучения ИМО-2Н.
При обработке полупроводниковых материалов
конденсор вместе с поворотной призмой
перемещался вдоль оси X по закону x=asinΩt, где x -
cмещение по оси X относительно точки 0; a ≅ 4.15⋅
10–2 м; Ω = π/25 с–1; t – время обработки.
Нарушенный слой состоял из лунок диаметром
~ 10-4 м и глубиной ~ 10-5 м. Геттерирующий слой
представлял собой параллельные полосы лунок,
расположенные на расстоянии порядка 10-3 м друг
от друга.
В процессе формирования геттерирующего слоя
(до пяти полос лунок) нами были получены
временные зависимости упругого рассеяния света.
При этом использовалось излучение гелий-
неоновoго лазера (λ2 ≅ 6.3⋅10-7 м, Р ≅ 5⋅10-2 Вт) и
спектрометр ДФС-24, настроенный на длину волны
λ2. Исследования проводились с применением
оптической схемы «на отражение». При этом
лазерное излучение падало на пластину в виде
параллельного пучка, оcвещавшего на ней
квадратную площадку с площадью 2.5⋅10-5 и 10-4 м2,
для германия и кремния соответственно. Это
достигалось предварительным увеличением
диаметра лазерного пучка до ~ 3⋅10-2 м и установкой
на пути лазерного излучения непрозрачного экрана
с отверстием прямоугольной формы. На входной
щели спектрометра формировалось уменьшенное (≅
в 10 раз) изображение.
На рис.2 приведены временные зависимости
интенсивности упругого рассеяния света J,
полученные при формировании геттерирующего
слоя на исследуемом участке поверхности пластины
кремния, при плотности мощности импульсов
лазерного излучения ω и частоте следования
импульсов f1 и f2 – зависимости 1 и 2
соответственно.
Как видно из этого рисунка, обсуждаемые
зависимости характеризуются линейным
возрастанием J с течением времени, однако имеют
различный наклон к временной оси. При этом
наиболее резкий роcт имеет зависимость 2,
полученная для f2, а наиболее медленный –
зависимость 1, полученная для f1. Отметим при
этом, что для произвольного момента времени,
лежащего в исследованном интервале, выполняется
соотношение f1 : f2 ≅ J1 : J2 (где J1 и J2 –
интенсивности упругого рассеяния света для
зависимостей 1 и 2 соответственно, для одного и
того же момента времени).
На рис.3 показана временная зависимость
интенсивности упругого рассеяния света J,
полученная при формировании геттерирующего
слоя на исследуемом участке поверхности пластины
германия, при плотности мощности импульсов
лазерного излучения ω и частоте следования
импульсов f1.
Как видно из этого рисунка, обсуждаемая
зависимость также характеризуется линейным
возрастанием J с течением времени. Однако по
сравнению с аналогичной прямой, полученной для
поверхности кремния, величина пьедестала JS, на
котором наблюдаются прямые, для германия
возрастает почти на порядок.
Рис.2. Временное развитие интенсивности J рассе-
янного света поверхностью кремния, обработан-
ной лазерным излучением с плотностью мощности
импульсов 5⋅1013 Вт/м2. Зависимости 1 и 2
получены при частоте импульсов лазерного
излучения, равной 12,5 и 25 Гц соответственно.
Точки на рисунке - экспериментальные значения J
Рис.3. Временное развитие интенсивности J рассе-
янного света поверхностью германия, обработан-
ной лазерным излучением с плотностью мощности
и частотой импульсов равной 5⋅1013 Вт/м2 и
12.5 Гц соответственно. Точки на рисунке -
экспериментальные значения J
Наблюдаемые особенности временного
развития упругого рассеяния света при
формировании геттерирующего слоя могут быть
объяснены на основе теории упругого рассеяния
света на оптических неоднородностях [4–6].
В соответствии с теоретическими представления-
ми [4–6] для малых концентраций N, полностью
отражающих свет оптических неоднородностей оди-
наковой формы, интенсивность упругого рассеяния
J может быть представлена следующим образом:
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 4.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (16), с.152 – 154.
153
J ~ J0GN ~ d2N , (1)
где J0 — интенсивность падающего света; G —
геометрическое поперечное сечение
неоднородностей; d – диаметр неоднородностей.
В случае приближения геометрической оптики и
рассеяния света на неоднородностях с
возрастающей во времени концентрацией вместо
формулы (1) надо использовать выражение:
J = AN(t) =Avt, (2)
где А – постоянный коэффициент; v - значение
частоты образования дефектов.
Как можно показать, из (2) следует соотношение
J1 : J2 = v1 : v2, справедливое для произвольного
момента обработки.
C учетом рассеяния света самой поверхностью,
содержащей оптические неоднородности с
возростающей во времени концентрацией, для
величины J необходимо использовать выражение:
J =J0S + Avt ~ 1+Bt, (3)
где J0S – интенсивность упругого рассеяния света
поверхностью материала; В – постоянный
коэффициент.
Выражения (2-3) указывают на линейную
зависимость J от t и удовлетворительно описывают
экспериментальные результаты по упругому
рассеянию света поверхностью кремния и германия
при формировании нарушенного слоя.
ВЫВОДЫ
Таким образом, нами были получены временные
зависимости упругого рассеяния света
поверхностью кремния и германия, обработанной
лазерным излучением с величиной плотности
мощности импульсного излучения, достаточной для
формирования геттерирующего слоя.
Установлено, что наблюдаемые
экспериментальные результаты могут быть
объяснены в рамках теории рассеяния света на
оптических неоднородностях.
Проведенные исследования указывают на
возможность применения временных зависимостей
упругого рассеяния света для контроля и
оптимизации формирования геттерирующих слоев
при лазерной обработке полупроводников
материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.М.Таиров, В.Ф.Цветков. Технология полупро-
водниковых и диэлектрических материалов. М.:
«Высшая школа», 1983, 423 c.
2. В.П.Шаповалов, В.И.Грядун, В.М.Матюшин и
др. Геттерирование структурных дефектов в
микроэлектронике, геттерные стоки в кремнии и
германии //Складні системи і процеси. 2002, №
1, с.36-41.
3. В.А.Лабунов, И.Л.Баранов В.Г.Бондаренко,
А.М.Дорофеев. Современные методы геттери-
рования в технологии полупроводниковой элек-
троники//Зарубежная электронная техника. М.:
«ЦНИИЭлектроника», 1983, с.3-66.
4. Г.Ван де Хюлст. Рассеяние света мелкими ча-
стицами. М.: «Мир», 1961, 536 с.
5. П.Бугер. Оптический трактат о градации све-
та. М.: «Изд-во АН СССР», 1950, 480 с.
6. А.А.Гершун. Избранные труды по фотомет-
рии и светотехнике. М.: «Гос. изд-во физ.-мат.
литературы», 1958, 548 с.
ПРУЖНЕ РОЗСІЮВАННЯ СВІТЛА ПОВЕРХНЕЮ НАПІВПРОВОДНИКІВ
ПРИ ФОРМУВАННІ ПОРУШЕННОГО ПРОШАРКУ
Д.С. Точилін, С.П. Лущін, С.Д. Точилін
Тимчасовий розвиток пружного розсіювання світла вивчалося в процесі формування гетеруючого прошарка на
поверхні кремнію та германію під дією імпульсного лазерного випромінювання. Установлено лінійний характер
залежності між інтенсивністю розсіювання світла поверхнею досліджених зразків та часом лазерної обробки.
ELASTIC LIGHT SCATTERING BY THE SEMICONDUCTORS SURFACE PRO-
CESSED BY THE LASER RADIATION
D.S. Tochilin, S.P. Lushchin, S.D. Tochilin
The temporary development of elastic light scattering was studied in process formation of the gettering layer on a surface of
silicon and germanium under action of pulse laser radiation. The linear character of dependence between intensity of light scatter-
ing by a surface of the investigated samples and time of laser processing was established.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2007. № 4.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (16), с.152 – 154.
154
ЛИТЕРАТУРА
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110873 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:47:59Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Точилин, Д.С. Лущин, С.П. Точилин, С.Д. 2017-01-06T16:15:32Z 2017-01-06T16:15:32Z 2007 Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя / Д.С. Точилин, С.П. Лущин, С.Д. Точилин // Вопросы атомной науки и техники. — 2007. — № 4. — С. 152-154. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110873 661.68; 66.012.1; 535.361 Временное развитие упругого рассеяния света изучалось в процессе формирования геттерирующего слоя на поверхности кремния и германия под действием импульсного лазерного излучения. Установлен линейный характер зависимости между интенсивностью рассеяния света поверхностью исследованных образцов и временем лазерной обработки. Тимчасовий розвиток пружного розсіювання світла вивчалося в процесі формування гетеруючого прошарка на поверхні кремнію та германію під дією імпульсного лазерного випромінювання. Установлено лінійний характер залежності між інтенсивністю розсіювання світла поверхнею досліджених зразків та часом лазерної обробки. The temporary development of elastic light scattering was studied in process formation of the gettering layer on a surface of silicon and germanium under action of pulse laser radiation. The linear character of dependence between intensity of light scattering by a surface of the investigated samples and time of laser processing was established. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя Пружне розсіювання світла поверхнею напівпроводників при формуванні порушенного прошарку Elastic light scattering by the semiconductors surface processed by the laser radiation Article published earlier |
| spellingShingle | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя Точилин, Д.С. Лущин, С.П. Точилин, С.Д. Физика и технология конструкционных материалов |
| title | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя |
| title_alt | Пружне розсіювання світла поверхнею напівпроводників при формуванні порушенного прошарку Elastic light scattering by the semiconductors surface processed by the laser radiation |
| title_full | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя |
| title_fullStr | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя |
| title_full_unstemmed | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя |
| title_short | Упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя |
| title_sort | упругое рассеяние света поверхностью полупроводников при формировании нарушенного слоя |
| topic | Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet | Физика и технология конструкционных материалов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110873 |
| work_keys_str_mv | AT točilinds uprugoerasseâniesvetapoverhnostʹûpoluprovodnikovpriformirovaniinarušennogosloâ AT luŝinsp uprugoerasseâniesvetapoverhnostʹûpoluprovodnikovpriformirovaniinarušennogosloâ AT točilinsd uprugoerasseâniesvetapoverhnostʹûpoluprovodnikovpriformirovaniinarušennogosloâ AT točilinds pružnerozsíûvannâsvítlapoverhneûnapívprovodnikívpriformuvanníporušennogoprošarku AT luŝinsp pružnerozsíûvannâsvítlapoverhneûnapívprovodnikívpriformuvanníporušennogoprošarku AT točilinsd pružnerozsíûvannâsvítlapoverhneûnapívprovodnikívpriformuvanníporušennogoprošarku AT točilinds elasticlightscatteringbythesemiconductorssurfaceprocessedbythelaserradiation AT luŝinsp elasticlightscatteringbythesemiconductorssurfaceprocessedbythelaserradiation AT točilinsd elasticlightscatteringbythesemiconductorssurfaceprocessedbythelaserradiation |