RU2756777C1 - Method for obtaining microstructures on the surface of a semiconductor - Google Patents
Method for obtaining microstructures on the surface of a semiconductor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756777C1 RU2756777C1 RU2020143471A RU2020143471A RU2756777C1 RU 2756777 C1 RU2756777 C1 RU 2756777C1 RU 2020143471 A RU2020143471 A RU 2020143471A RU 2020143471 A RU2020143471 A RU 2020143471A RU 2756777 C1 RU2756777 C1 RU 2756777C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- germanium
- laser beam
- irradiated
- semiconductor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области лазерной техники, оптического приборостроения и полупроводниковой электроники, в частности, к оптическим технологиям и нелитографическим технологиям выявления структуры поверхности монокристаллического германия, а именно: к лазерной микрообработке, в частности, к способам обработки поверхности монокристаллического германия лазерным излучением, и может найти применение в разных секторах электроники, например, при необходимости выявления воздействием лазерного излучения на поверхность монокристаллического германия регулярного микрорельефа его поверхности с характерными перепадами по высоте микрорельефа, может быть использовано в технологических целях для оценки плотности дислокаций при работе с монокристаллическим германием.The proposed invention relates to the field of laser technology, optical instrumentation and semiconductor electronics, in particular, to optical technologies and non-lithographic technologies for revealing the surface structure of single-crystal germanium, namely: to laser micromachining, in particular, to methods of processing the surface of single-crystal germanium with laser radiation, and can find application in different sectors of electronics, for example, if it is necessary to reveal the regular microrelief of its surface with characteristic differences in the height of the microrelief by the action of laser radiation on the surface of single-crystal germanium, can be used for technological purposes to assess the density of dislocations when working with single-crystal germanium.
При появлении достаточно мощных лазеров были проведены многочисленные эксперименты по исследованию результатов воздействия лазерного излучения на германий, кремний и другие полупроводниковые кристаллы [1-7]. В настоящее время воздействие лазерного излучения на материалы, в том числе полупроводники, является одним из эффективных и управляемых средств контролируемого изменения кристаллической структуры и свойств материалов. Импульсная лазерная термообработка широко применяется в различных областях полупроводниковой микроэлектроники: изготовление двумерных фотонных кристаллов, резка пластин, предварительная обработка поверхности кремния лазером перед травлением, формирование p-n-переходов, активация примесей, отжиг ионно-имплантированных слоев, геттерирования дефектов, рекристаллизация аморфных слоев, отжига и генерации дефектных центров в приповерхностных областях кристаллов и др. [8-10].With the advent of sufficiently powerful lasers, numerous experiments were carried out to study the effects of laser radiation on germanium, silicon and other semiconductor crystals [1-7]. Currently, the effect of laser radiation on materials, including semiconductors, is one of the effective and controllable means of controlled changes in the crystal structure and properties of materials. Pulsed laser heat treatment is widely used in various fields of semiconductor microelectronics: production of two-dimensional photonic crystals, cutting of wafers, preliminary treatment of a silicon surface with a laser before etching, formation of pn junctions, activation of impurities, annealing of ion-implanted layers, gettering of defects, recrystallization of amorphous layers, annealing, etc. generation of defect centers in the near-surface regions of crystals, etc. [8-10].
В области прозрачности (1,8-23 мкм) Ge ведет себя подобно многим оптическим материалам с полупроводниковыми свойствами [11-12], а в зоне поглощения во многом подобен металлам [13-15].In the transparency region (1.8-23 μm) Ge behaves like many optical materials with semiconducting properties [11-12], and in the absorption zone it is in many respects similar to metals [13-15].
На образцах германия впервые было обнаружено образование поверхностных периодических структур в результате воздействия мощного импульсного лазерного излучения [16, 17].For the first time, the formation of surface periodic structures as a result of exposure to high-power pulsed laser radiation was observed on germanium samples [16, 17].
На кристаллах кремния, близкого по физико-химическим свойствам к германию, при воздействии импульсно-периодическим излучением обнаружено создание на поверхности кристалла микрорельефа, имеющего регулярную структуру [4-7, 18-20].On silicon crystals, close in physicochemical properties to germanium, when exposed to repetitively pulsed radiation, the creation of a microrelief on the crystal surface with a regular structure was found [4-7, 18-20].
Известен способ обработки поверхности монокристаллического кремния ориентации (111), включающий обработку кремния в спирте в ультразвуковой ванне в течение 30 мин с последующей обработкой поверхности импульсами излучения лазера с длиной волны 266 нм, частотой 6 Гц и длительностью импульса 15 нс, сфокусированного перпендикулярно поверхности обработки, при этом число импульсов составляет 5500-7000 с плотностью энергии на обрабатываемой поверхности 0,3 Дж/см2 [21].A known method of processing the surface of monocrystalline silicon orientation (111), including processing silicon in alcohol in an ultrasonic bath for 30 min, followed by surface treatment with laser pulses with a wavelength of 266 nm, a frequency of 6 Hz and a pulse duration of 15 ns, focused perpendicular to the processing surface, the number of pulses is 5500-7000 with an energy density on the treated surface of 0.3 J / cm 2 [21].
Недостатком данного технического решения является необходимость использования при реализации данного способа большого количества лазерных импульсов, что снижает производительность процесса, при этом физико-химические свойства кремния и режимы его облучения лазерным пучком отличаются от соответствующих характеристик и режимов для германия.The disadvantage of this technical solution is the need to use a large number of laser pulses in the implementation of this method, which reduces the productivity of the process, while the physicochemical properties of silicon and the modes of its irradiation with a laser beam differ from the corresponding characteristics and modes for germanium.
Известен способ обработки поверхности монокристаллического кремния ориентации (111), включающий обработку кремния в спирте в ультразвуковой ванне в течение 30 мин с последующей обработкой поверхности в атмосфере воздуха при нормальных условиях импульсами излучения с длиной волны λ, соответствующей второй (область видимого света) и четвертой (ультрафиолетовое излучение) гармоникам с помощью Nd:YAG лазеров LQ129 и LQ529, соответственно. Параметры второй гармоники (режим 1): λ=532 нм, энергия выходного излучения импульса Е=30 мДж, длительность импульса τ=11 нс, частота повторения импульсов f=1,0 Гц. Параметры четвертой гармоники (режим 2): λ=266 нм, Е=6 мДж, τ=15 нс, f=6 Гц. Для обоих режимов плотности энергии облучения были идентичными, а число импульсов облучения изменялось в диапазоне N=1000-6000 [22].There is a known method of surface treatment of monocrystalline silicon of orientation (111), including the treatment of silicon in alcohol in an ultrasonic bath for 30 minutes, followed by surface treatment in an air atmosphere under normal conditions by radiation pulses with a wavelength λ corresponding to the second (visible light region) and fourth ( ultraviolet radiation) harmonics using Nd: YAG lasers LQ129 and LQ529, respectively. Second harmonic parameters (mode 1): λ = 532 nm, pulse output radiation energy E = 30 mJ, pulse duration τ = 11 ns, pulse repetition rate f = 1.0 Hz. Parameters of the fourth harmonic (mode 2): λ = 266 nm, E = 6 mJ, τ = 15 ns, f = 6 Hz. For both modes, the irradiation energy densities were identical, and the number of irradiation pulses varied in the range N = 1000–6000 [22].
Недостатком данного технического решения является необходимость использования при реализации данного способа большого количества лазерных импульсов, что снижает производительность процесса, при этом физико-химические свойства кремния и режимы его облучения лазерным пучком отличаются от соответствующих характеристик и режимов для германия.The disadvantage of this technical solution is the need to use a large number of laser pulses in the implementation of this method, which reduces the productivity of the process, while the physicochemical properties of silicon and the modes of its irradiation with a laser beam differ from the corresponding characteristics and modes for germanium.
Наиболее близким к заявляемому способу по своей технической сути (прототипом) является способ получения микроструктур на поверхности полупроводников, включающий облучение поверхности полупроводника перемещающимся лазерным пучком в зонах поверхности материала с коэффициентом поглощения не менее 3⋅104 см-1 на лазерной длине волны, при этом для облучения каждой зоны используют серию лазерных импульсов с количеством лазерных импульсов в серии при облучении каждой зоны в пределах N=10-50 и длительностью импульса не более 30 нс, плотность энергии F лазерного пучка в облучаемой зоне задают в диапазоне F=0,005-1,0 Дж/см2 с обеспечением растрескивания приповерхностного слоя материала без его плавления и с образованием на поверхности материала субмикронных трещин, щелей и чешуек с размерами от 0,05 мкм до 0,8 мкм, скорость перемещения лазерного пучка и обрабатываемой поверхности полупроводника относительно друг друга задают в соответствии с условием (u=(0,3-3,0)⋅a⋅f/N), где а - размер пятна лазерного пучка на облучаемой поверхности в направлении перемещения пучка по поверхности материала, f - частота следования лазерных импульсов в серии, N - количество лазерных импульсов в серии, пятно лазерного пучка и поверхность материала относительно друг друга перемещают дискретными шагами, а в качестве источника облучения используют эксимерный ArF-лазер [23].The closest to the claimed method in its technical essence (prototype) is a method for obtaining microstructures on the surface of semiconductors, including irradiation of the semiconductor surface with a moving laser beam in the areas of the material surface with an absorption coefficient of at least 3⋅10 4 cm -1 at the laser wavelength, while to irradiate each zone, a series of laser pulses is used with the number of laser pulses in a series when each zone is irradiated within the range of N = 10-50 and a pulse duration of no more than 30 ns, the energy density F of the laser beam in the irradiated zone is set in the range F = 0.005-1, 0 J / cm 2 ensuring cracking of the near-surface layer of the material without melting it and with the formation of submicron cracks, slits and flakes with sizes from 0.05 μm to 0.8 μm on the surface of the material, the speed of movement of the laser beam and the treated surface of the semiconductor relative to each other set in accordance with the condition (u = (0.3-3.0) ⋅a⋅f / N), where a is the size of the spot l laser beam on the irradiated surface in the direction of the beam movement over the material surface, f is the repetition rate of laser pulses in a series, N is the number of laser pulses in a series, the laser beam spot and the material surface are moved relative to each other in discrete steps, and an excimer ArF laser [23].
Недостатком данного технического решения является отсутствие предварительной подготовки поверхности и ориентации поверхности кристалла, а также слишком большой диапазон плотностей энергии, что не позволяет получить ямки травления на поверхности германия, соответствующие плотности дислокаций в материале полупроводника. При этом не происходит проявления регулярного микрорельефа поверхности полупроводника с существенным перепадом по высоте данного микрорельефа.The disadvantage of this technical solution is the lack of preliminary surface preparation and orientation of the crystal surface, as well as too large a range of energy densities, which does not allow obtaining etching pits on the germanium surface corresponding to the dislocation density in the semiconductor material. In this case, there is no manifestation of a regular microrelief of the semiconductor surface with a significant difference in height of this microrelief.
Новым достигаемым техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение качества проявления регулярного микрорельефа поверхности монокристаллического германия и определения перепадов по высоте на поверхности микрорельефа.The new achieved technical result of the proposed invention is to improve the quality of the development of the regular microrelief of the surface of monocrystalline germanium and to determine the height differences on the surface of the microrelief.
Новый технический результат достигается тем, что в способе получения микроструктур на поверхности полупроводника, включающем облучение поверхности полупроводника на лазерной длине волны, при этом для облучения каждой зоны используют серию лазерных импульсов с частотой следования лазерных импульсов, плотностью энергии лазерного пучка в облучаемой зоне и длительностью импульса не более 30 нс, обеспечивающих изменение микроструктуры поверхности приповерхностного слоя полупроводника без его плавления, в отличие от прототипа, полупроводник выполняют в виде монокристаллического германия с кристаллографической ориентацией <111> и отполированной подвергаемой облучению поверхностью, облучение поверхности монокристаллического германия осуществляют лазерным пучком при плотности энергии 0,1-1,15 Дж/см2 по растровой траектории с возможностью обеспечения перекрытия пятен лазерного пучка на подвергаемой облучению поверхности не менее 95%, облучение осуществляют на длине волны вне зоны прозрачности германия, при этом каждую зону облучают серией из нескольких десятков лазерных импульсов, а импульсы осуществляют длительностью не менее 1 не.A new technical result is achieved by the fact that in the method of obtaining microstructures on the semiconductor surface, which includes irradiation of the semiconductor surface at a laser wavelength, while for irradiating each zone, a series of laser pulses is used with a laser pulse repetition rate, the energy density of the laser beam in the irradiated area and the pulse duration no more than 30 ns, providing a change in the microstructure of the surface of the semiconductor surface layer without melting it, unlike the prototype, the semiconductor is made in the form of single-crystal germanium with a crystallographic orientation <111> and a polished surface to be irradiated, the surface of single-crystal germanium is irradiated with a laser beam at an energy density of 0 , 1-1.15 J / cm 2 along a raster trajectory with the possibility of ensuring the overlap of the laser beam spots on the irradiated surface at least 95%, the irradiation is carried out at a wavelength outside the transparency zone r In this case, each zone is irradiated with a series of several tens of laser pulses, and the pulses are carried out with a duration of at least 1 ns.
Облучение лазерными импульсами поверхности монокристаллического германия могут осуществлять посредством ее перемещения относительно неподвижного лазерного пучка.Irradiation with laser pulses of the surface of single-crystal germanium can be carried out by moving it relative to a stationary laser beam.
В качестве источника излучения могут использовать УФ гармоники твердотельного Nd:YaG-лазера или эксимерный ArF-лазер, или волноводный лазер YLPN-0.5-25-10-M, или другой лазер с идентичными характеристиками.As a radiation source, UV harmonics of a solid-state Nd: YaG laser or an excimer ArF laser, or a YLPN-0.5-25-10-M waveguide laser, or another laser with identical characteristics can be used.
Частоту следования лазерных импульсов f могут выбрать из условия полного остывания поверхности монокристаллического германия за время между импульсами, определяемого из уравненияThe laser pulse repetition rate f can be chosen from the condition of complete cooling of the surface of single-crystal germanium during the time between pulses, determined from the equation
где α - температуропроводность, Tm - температура плавления (для германия Tm=1210°К), L - толщина прогретого слоя, определяемая из уравненияwhere α is the thermal diffusivity, T m is the melting point (for germanium T m = 1210 ° K), L is the thickness of the heated layer, determined from the equation
Частоту следования лазерных импульсов f могут выбрать менее 1 МГц.The laser pulse repetition rate f can be chosen less than 1 MHz.
Перемещение монокристаллического германия относительно неподвижного лазерного пучка по растровой траектории могут осуществлять управляемым, заранее заданным образом, по поверхности, площадь которой задают технологическими потребностями.The movement of monocrystalline germanium relative to a stationary laser beam along a raster trajectory can be carried out in a controlled, predetermined manner, over a surface, the area of which is set by technological requirements.
Перекрытие пятен лазерного пучка на подвергаемой облучению поверхности могут осуществлять с коэффициентом 99%.The overlapping of the laser beam spots on the irradiated surface can be performed with a factor of 99%.
Траекторию перемещения поверхности монокристаллического германия относительно неподвижного лазерного пучка могут задавать с возможностью изменения расстояния между горизонтальными строками, длине растровой траектории и площади пятна от лазерного луча.The trajectory of movement of the surface of monocrystalline germanium relative to the stationary laser beam can be set with the possibility of changing the distance between the horizontal lines, the length of the raster trajectory and the area of the spot from the laser beam.
Перемещение поверхности монокристаллического германия относительно неподвижного лазерного пучка могут осуществлять дискретными шагами.The movement of the surface of single-crystal germanium relative to the stationary laser beam can be carried out in discrete steps.
Площадь пересечения двух соседних лазерных пятен могут определять по формулеThe intersection area of two adjacent laser spots can be determined by the formula
где 
Облучение лазерными импульсами могут осуществлять посредством перемещения лазерного пучка по неподвижной поверхности монокристаллического германия.Irradiation with laser pulses can be carried out by moving the laser beam over a fixed surface of single crystal germanium.
Способ получения микроструктур на поверхности монокристаллического германия реализуют следующим образом.The method for obtaining microstructures on the surface of single-crystal germanium is implemented as follows.
Эксперименты проводили на монокристаллических образцах германия, например п типа, с удельным сопротивлением 47 Ом ⋅ см с кристаллографической ориентацией <111>. Образцы, до воздействия лазерным излучением, полировали по обычной оптической технологии [24] до получения исходной шероховатости поверхности монокристаллического германия порядка 
Облучение поверхности монокристаллического германия лазерным излучением проводили на лазерной установке, подробно описанной в работах [13, 25, 26].The irradiation of the surface of single-crystal germanium with laser radiation was carried out on a laser setup described in detail in [13, 25, 26].
Излучение лазера фокусируют кварцевой линзой на поверхность образца монокристаллического германия, расположенного на регулируемом с помощью компьютера трехкоординатном предметном столике.Laser radiation is focused by a quartz lens onto the surface of a single-crystal germanium sample, located on a computer-controlled three-axis stage.
При воздействии лазерного излучения в режиме сканирующего воздействия используют излучение с частотой следования импульсов f порядка 100 Гц, при этом возможно облучение как поверхности неподвижного образца монокристаллического германия сканирующим лазерным излучением, таким образом, что соседние пятна от лазерного луча перекрывают друг друга с коэффициентом перекрытия порядка 99% так и образца монокристаллического германия перемещаемого относительно неподвижного лазерного луча по растровой траектории (змейка) таким образом, что соседние пятна от лазерного луча перекрывают друг друга с коэффициентом перекрытия порядка 99%.When exposed to laser radiation in the scanning mode, radiation with a pulse repetition rate f of about 100 Hz is used, while it is possible to irradiate both the surface of a stationary sample of single-crystal germanium with scanning laser radiation, so that adjacent spots from the laser beam overlap each other with an overlap coefficient of about 99 % and a sample of single-crystal germanium moved relative to a stationary laser beam along a raster trajectory (snake) in such a way that adjacent spots from the laser beam overlap each other with an overlap coefficient of about 99%.
Частоту лазерного импульса выбирают исходя их возможностей используемого лазера так, чтобы обеспечить необходимый эффект воздействия и в тоже время, чтобы монокристалл германия не нагревался заметным образом, то есть энергия излучения лазерного импульса, поглощенная в приповерхностном слое монокристаллического германия, рассеивалась, в основном, в объеме монокристалла германия за время между лазерными импульсами.The frequency of the laser pulse is selected based on the capabilities of the laser used so as to provide the necessary effect of exposure and at the same time so that the single crystal of germanium does not heat up noticeably, that is, the radiation energy of the laser pulse absorbed in the subsurface layer of single crystal germanium is scattered mainly in the volume single crystal of germanium during the time between laser pulses.
Чтобы материал успевал остыть до следующего лазерного импульса частота следования должна быть меньше величины 1/tcool, которая в случае монокристаллического германия составляет приблизительно 1 МГц. То есть оптимальной частотой f следования импульсов является частота f менее 1 МГц.In order for the material to have time to cool down before the next laser pulse, the repetition rate must be less than 1 / t cool , which in the case of single-crystal germanium is approximately 1 MHz. That is, the optimal pulse repetition frequency f is a frequency f less than 1 MHz.
Сравнительно мощных технологических лазеров, работающих с частотой f повторения импульсов - менее 1 МГц, пока немного, поэтому в экспериментах по предлагаемому способу используют f=100 Гц, которая соответствует условию полного остывания поверхности монокристаллического германия за время между импульсами, определяемого из уравнений (1 и 2).Comparatively powerful technological lasers operating with a pulse repetition frequency f of less than 1 MHz are still few, therefore, in experiments on the proposed method, f = 100 Hz is used, which corresponds to the condition of complete cooling of the surface of single-crystal germanium during the time between pulses, determined from equations (1 and 2).
Если исходить из частоты f повторения импульсов - 20 импульсов в одно место и реальной скорости перемещения в 1 мм/с, то по формуле [23]If we proceed from the pulse repetition frequency f - 20 pulses in one place and the real movement speed of 1 mm / s, then according to the formula [23]
u=(0,3-3,0)⋅a⋅f/Nu = (0.3-3.0) ⋅a⋅f / N
можно определить частоту следования импульсовyou can determine the pulse repetition rate
f=N u / (0,3-3,0)⋅а=20* 10-3 / ((0,3-3,0)⋅200⋅10-6)=(33-333) Гц.f = N u / (0.3-3.0) ⋅а = 20 * 10 -3 / ((0.3-3.0) ⋅200⋅10 -6 ) = (33-333) Hz.
То есть частота f повторения импульсов 100 Гц входит в данный диапазон.That is, the pulse repetition frequency f of 100 Hz is included in this range.
Кроме этого, с целью увеличения производительности процесса целесообразно использовать частоту повторения импульсов f максимальную исходя из технологических возможностей используемого лазера.In addition, in order to increase the productivity of the process, it is advisable to use the maximum pulse repetition rate f based on the technological capabilities of the laser used.
Длина растровой траектории (змейки) в эксперименте составляла 4 мм, а расстояние между горизонтальными строчками ~ 30 мкм. Размеры обрабатываемой площади монокристалла германия выбираются исходя из технической целесообразности. Хотя растровая траектория (типа змейка) представляется наиболее целесообразной, но возможны и другие траектории, при которых будет достигаться аналогичный эффект. Коэффициент перекрытия определяют как отношение площади, обработанной двумя импульсами излучения, к площади одного пятнаThe length of the raster trajectory (snake) in the experiment was 4 mm, and the distance between the horizontal lines was ~ 30 μm. The dimensions of the processed area of the germanium single crystal are selected based on technical feasibility. Although a raster trajectory (such as a snake) seems to be the most appropriate, other trajectories are possible that will achieve a similar effect. The overlap factor is defined as the ratio of the area treated with two radiation pulses to the area of one spot
где Si - площадь поверхности, обработанная i-м импульсом.where S i is the surface area processed by the i-th pulse.
Площадь пересечения двух соседних лазерных пятен определяют по формулеThe intersection area of two adjacent laser spots is determined by the formula
где 
Например, при радиусе в 100 мкм и шаге перемещения лазерного луча в 1,25 мкм, площадь пересечения будет составлятьFor example, with a radius of 100 microns and a step of moving the laser beam of 1.25 microns, the intersection area will be
(Si ∩ Si+1)=3,116593 * 10-8(м2)(S i ∩ S i + 1 ) = 3.116593 * 10 -8 (m 2 )
Отношение к площади лазерного пятна даст коэффициент перекрытияThe ratio to the area of the laser spot will give the overlap factor
k=99,2%.k = 99.2%.
Морфологию поверхности образцов монокристаллического германия после воздействия лазерным излучением исследуют на оптическом профилометре Zygo NewView 7300, растровом электронном микроскопе (РЭМ) JEOL JSM 6610LV и сканирующем зондовом микроскопе Solver Р47, или на аналогичных приборах. Специальная приставка к микроскопу позволяет исследовать элементный состав поверхностного слоя деталей образцов полупроводников до и после обработки лазерным излучением.The surface morphology of samples of single-crystal germanium after exposure to laser radiation is investigated on a Zygo NewView 7300 optical profilometer, a JEOL JSM 6610LV scanning electron microscope (SEM) and a Solver P47 scanning probe microscope, or on similar devices. A special attachment to the microscope allows you to study the elemental composition of the surface layer of parts of semiconductor samples before and after laser treatment.
Режим сканирующего пятна от лазерного пучка используют для обработки поверхности образцов монокристаллического германия (режим (змейка)) с шагом, например, вдоль оси х - 4 мм и шагом вдоль оси у - 30 мкм, скорость перемещения (сканирования) лазерного пучка по поверхности образца монокристаллического германия - 1 мм/с.The scanning spot mode from the laser beam is used to process the surface of single-crystal germanium samples (mode (snake)) with a step, for example, along the x-axis - 4 mm and a step along the y-axis - 30 μm, the speed of movement (scanning) of the laser beam over the surface of a single-crystal sample germany - 1 mm / s.
Морфология поверхности монокристаллического германия после облучения сканирующим лазерным лучом при плотности энергии 0,1-1,15 Дж/см2 отражает особенности процесса формирования гранной структуры под воздействием высокоэнергетических источников. Мощность лазера в 1 кВт совпадает по порядку с данными расчетными плотностями энергии при импульсе в 10 не.The morphology of the surface of single-crystal germanium after irradiation with a scanning laser beam at an energy density of 0.1-1.15 J / cm 2 reflects the features of the process of forming a faceted structure under the influence of high-energy sources. The laser power of 1 kW coincides in order with the given calculated energy densities for a pulse of 10 ns.
В качестве источника лазерного излучения используют наносекундный импульсный твердотельный Nd:YaG-лазер, генерирующий третью гармонику с длиной волны 355 нм, длительностью импульса 10 не, энергией в импульсе - до 8 мДж, частотой следования импульсов - до 100 Гц, диаметром лазерного пучка - 3 мм, расходимостью - 1-2 мрад, например, HR2731 (Opotec Inc., USA), или эксимерный ArF-лазер, например, CL5200 (ООО «Оптосистемы», РФ), или волноводный лазер, например, YLPN-0.5-25-10-М (LPG Photonics, USA), отличающиеся доступностью и простотой эксплуатации, а также достаточно простой системой фокусировки лазерного луча. В качестве источника излучения могут быть использованы также другие лазерные источники, имеющие аналогичные вышеописанные временные и мощностные характеристики.As a source of laser radiation, a nanosecond pulsed solid-state Nd: YaG laser is used, generating the third harmonic with a wavelength of 355 nm, a pulse duration of 10 ns, an energy per pulse - up to 8 mJ, a pulse repetition rate - up to 100 Hz, a laser beam diameter - 3 mm, with a divergence of 1-2 mrad, for example, HR2731 (Opotec Inc., USA), or an excimer ArF laser, for example, CL5200 (Optosystems LLC, RF), or a waveguide laser, for example, YLPN-0.5-25- 10-M (LPG Photonics, USA), characterized by availability and ease of use, as well as a fairly simple system for focusing the laser beam. Other laser sources with similar temporal and power characteristics described above can also be used as a radiation source.
Диаметр лазерного пучка зависит от мощности лазера.The diameter of the laser beam depends on the laser power.
При необходимости, в зависимости от мощности лазера можно увеличивать (уменьшать) площадь пятна от лазерного пучка и расстояние между строками и, как следствие, площадь облучаемой поверхности монокристаллического германия в зависимости от габаритов облучаемого образца.If necessary, depending on the laser power, it is possible to increase (decrease) the area of the spot from the laser beam and the distance between the lines and, as a consequence, the area of the irradiated surface of single-crystal germanium, depending on the dimensions of the irradiated sample.
В частности, на поверхности образца монокристаллического германия отсутствуют зоны, характерные для затвердевшего расплава без выраженной кристаллической структуры. Структура поверхности образца монокристаллического германия соответствует ориентации, подвергнутой воздействию лазерного излучения плоскости монокристаллического германия - {111} и характерной для нее симметрии 3-го порядка. На всей подвергнутой воздействию лазерного излучения поверхности монокристаллического германия наблюдают явно выраженные трехгранные выступы и впадины, образованные соответствующими гранями {111} (фиг. 1а, б - поверхность германия после лазерного воздействия (NdYaG лазер, λ=355 нм, длительность импульса 10 нс, частота 100 Гц, плотность энергии в импульсе 0,52 Дж/см2, сканирующий режим) а) РЭМ микрофотография, увеличение х150; b) РЭМ микрофотография фрагмента, увеличение x1000).In particular, there are no zones on the surface of a single-crystal germanium sample that are characteristic of a solidified melt without a pronounced crystal structure. The structure of the surface of the sample of single-crystal germanium corresponds to the orientation of the plane of single-crystal germanium exposed to laser radiation - {111} and its characteristic third-order symmetry. On the entire surface of monocrystalline germanium exposed to laser radiation, clearly pronounced triangular protrusions and depressions formed by the corresponding {111} faces are observed (Fig. 1a, b - surface of germanium after laser exposure (NdYaG laser, λ = 355 nm,
Подобный эффект наблюдают при использовании другой, кроме λ=355 нм, лазерной длины волны, находящейся вне зоны прозрачности (λ=1,8-23 мкм) германия.A similar effect is observed when using a laser wavelength other than λ = 355 nm, which is outside the transparency zone (λ = 1.8-23 μm) germanium.
За счет того, что на один и тот же участок попадает серия пучков из нескольких десятков лазерных импульсов, например, 20 лазерных импульсов, происходит перекрытие зон воздействия. Коэффициент перекрытия выбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальную однородность средней плотности энергии излучения на обрабатываемой поверхности. В экспериментах используют оптимальный коэффициент перекрытия - 99%, хотя положительный эффект может быть достигнут и при коэффициенте перекрытия - не менее 95%.Due to the fact that a series of beams of several tens of laser pulses, for example, 20 laser pulses, fall on the same area, overlapping of the affected zones occurs. The overlap factor is chosen in such a way as to ensure maximum uniformity of the average radiation energy density on the treated surface. The experiments use the optimal overlap ratio of 99%, although a positive effect can be achieved with an overlap ratio of at least 95%.
Для используемого лазера, например, наносекундного импульсного твердотельного Nd:YaG-лазера, частотой повторения импульсов является 100 Гц, но это значение не является жестко задаваемым, оно является ориентировочным.For the laser used, for example a nanosecond pulsed solid-state Nd: YaG laser, the pulse repetition rate is 100 Hz, but this value is not hard-coded, it is indicative.
Таким образом, в зоне воздействия за суммарное время около 200 не происходит формирование структуры поверхности образца монокристаллического германия, отражающей кристаллографическую ориентацию монокристалла, с учетом наличия структурных дефектов.Thus, in the exposure zone for a total time of about 200, the structure of the surface of the sample of single-crystal germanium does not form, reflecting the crystallographic orientation of the single crystal, taking into account the presence of structural defects.
Обработка поверхности лазерным пучком допороговой мощности вызывает абляцию на поверхности образца монокристаллического германия и этот эффект имеет место, прежде всего, на нарушениях структуры поверхности образца монокристаллического германия, активно поглощающих энергию лазерного излучения. В качестве таких структурных дефектов на поверхности {111} выступают, вероятно, типичные линейные дефекты кристаллов - дислокации.Surface treatment with a laser beam of subthreshold power causes ablation on the surface of the sample of single-crystal germanium, and this effect occurs, first of all, on violations of the surface structure of the sample of single-crystal germanium, actively absorbing the energy of laser radiation. Such structural defects on the {111} surface are probably typical linear crystal defects — dislocations.
Полученная картина поверхности образца монокристаллического германия отражает протекание процесса под воздействием лазерного излучения, аналогичного селективному химическому травлению полупроводников.The resulting picture of the surface of the sample of single-crystal germanium reflects the course of the process under the influence of laser radiation, similar to the selective chemical etching of semiconductors.
Ямки травления на поверхности образца монокристаллического германия ограняются плоскостями, обладающими наибольшей химической стойкостью - плоскости с минимальной поверхностной энергией. Для монокристаллического германия такие плоскости - это сингулярные грани {111}. С увеличением плотности энергии ямки углубляются и расширяются.Etching pits on the surface of a sample of single-crystal germanium are cut by planes with the highest chemical resistance - planes with minimum surface energy. For single-crystal germanium, such planes are singular {111} faces. As the energy density increases, the pits deepen and widen.
При росте монокристалла формирование структуры поверхности происходит за счет послойного (тангенциального) роста на ступенях сингулярной грани [27]. При абляции монокристаллического германия наблюдается обратный процесс. Образование рельефа на поверхности монокристаллического германия с правильной огранкой в местах выхода дислокаций происходит путем зарождения начальной ямки, а затем происходит удаление материала молекулярными ступеньками вглубь монокристалла. Причем раньше испаряются плоскости с более низкой плотностью упаковки и более высокой активностью, и таким образом постепенно формируются ямки, ограненные плоскостями {111}.With the growth of a single crystal, the formation of the surface structure occurs due to layer-by-layer (tangential) growth on the steps of the singular face [27]. In the case of ablation of single-crystal germanium, the opposite process is observed. The formation of a relief on the surface of monocrystalline germanium with regular faceting at the points of dislocation emergence occurs through the nucleation of an initial pit, and then the material is removed by molecular steps deep into the single crystal. Moreover, planes with a lower packing density and higher activity evaporate earlier, and thus pits, faceted by {111} planes, are gradually formed.
Изображение (фиг. 2а - поверхность германия после лазерного воздействия (Nd:YaG лазер, λ=0,355 мкм, длительность импульса 10 нс, частота 100 Гц, плотность энергии в импульсе 1,14 Дж/см2, сканирующий режим) (РЭМ микрофотография, увеличение х350)) характеризует результат воздействия выходным пучком лазера в виде круглого пятна и перемещения (сканирования) лазерного пучка по поверхности монокристаллического германия. Ямки, вызванные процессом абляции, имеют поперечный размер порядка 5-10 мкм (фиг. 2b - поверхность германия после лазерного воздействия (Nd:YaG лазер, λ=0,355 мкм, длительность импульса 10 нс, частота 100 Гц, плотность энергии в импульсе 1,14 Дж/см2, сканирующий режим) (РЭМ микрофотография фрагмента, увеличение х1000)), и их перекрытие приводит к чередующейся картине трехгранных пирамид (почти правильной формы), образованных плоскостями {111}.Image (Fig.2a - surface of germanium after laser exposure (Nd: YaG laser, λ = 0.355 μm,
Изображение, полученное с использованием сканирующего зондового микроскопа Solver Р47 (фиг. 3 - фрагмент участка поверхности монокристалла германия после воздействия лазерного излучения (λ=355 нм, длительность импульса 10 нс, частота 100 Гц, плотность энергии - 1,14 Дж/см2, сканирующий режим)), показывает скругленные грани и вершины пирамид и высоту профиля порядка 1-2 мкм.An image obtained using a scanning probe microscope Solver P47 (Fig. 3 - a fragment of a surface area of a germanium single crystal after exposure to laser radiation (λ = 355 nm,
Аналогичные данные получают при использовании профилометра Zygo NewView 7300 (фиг. 4: а) - оптическая микрофотография Zygo NewView 7300; b) 3D изображение; с) профилограмма): видны ямки, ограненные плоскостями {111}, и треугольные поднятия.Similar data are obtained using the Zygo NewView 7300 profilometer (Fig. 4: a) - optical micrograph of the Zygo NewView 7300; b) 3D image; c) profilogram): pits cut by planes {111} and triangular uplifts are visible.
Линейные размеры характерных ямок информируют о достаточно быстром протекании процесса абляции. Отсутствие областей затвердевшего расплава говорит о формировании поверхности, имеющей представленную морфологию, с участием небольшой толщины приповерхностного слоя исходного образца монокристаллического германия; глубина формирования измененного слоя составляет менее 10-15 мкм. Скорость формирования плоских граней в ямках составляет порядка 0,1-0,3 м⋅с-1, что на несколько порядков превышает скорость формирования граней при росте монокристалла [27, 28].The linear dimensions of the characteristic pits indicate a fairly rapid course of the ablation process. The absence of areas of solidified melt indicates the formation of a surface with the presented morphology, with the participation of a small thickness of the near-surface layer of the initial sample of single-crystal germanium; the depth of formation of the modified layer is less than 10-15 microns. The rate of formation of flat faces in the pits is on the order of 0.1-0.3 m⋅s -1 , which is several orders of magnitude higher than the rate of formation of faces during the growth of a single crystal [27, 28].
Количество ямок травления на фиг. 2-4 составляет порядка (3-5)⋅105 см-2, что соответствует порядку величины плотности дислокаций для монокристаллического германия марки ГМО. В то же время представляется возможным, что при воздействии лазерного излучения на поверхность монокристаллического германия имеет место генерация дополнительных структурных дефектов, в связи с чем может наблюдаться их более высокая концентрация по сравнению с состоянием монокристаллического германия до его облучения лазерным излучением.The number of etch pits in FIG. 2-4 is of the order of (3-5) ⋅10 5 cm -2 , which corresponds to the order of magnitude of the dislocation density for single-crystal germanium of the GMO grade. At the same time, it seems possible that when laser radiation acts on the surface of single-crystal germanium, additional structural defects are generated, and therefore their higher concentration can be observed compared to the state of single-crystal germanium before it was irradiated with laser radiation.
В качестве монокристаллического германия могут использовать монокристаллический германий n типа с удельным сопротивлением 47 Ом ⋅ см. Монокристаллический германий может быть выполнен n или р типа, при этом его удельное сопротивление практически не влияет на физику процесса.Monocrystalline germanium of n type with a specific resistance of 47 Ohm ⋅ cm can be used as single crystal germanium. Single crystal germanium can be made of n or p type, while its resistivity practically does not affect the physics of the process.
Траекторию перемещения поверхности монокристаллического германия относительно неподвижного лазерного пучка могут задавать с возможностью изменения расстояния между горизонтальными строками, длине растровой траектории и площади пятна от лазерного луча.The trajectory of movement of the surface of monocrystalline germanium relative to the stationary laser beam can be set with the possibility of changing the distance between the horizontal lines, the length of the raster trajectory and the area of the spot from the laser beam.
Перемещение поверхности монокристаллического германия относительно неподвижного лазерного пучка могут осуществлять дискретными шагами.The movement of the surface of single-crystal germanium relative to the stationary laser beam can be carried out in discrete steps.
Перемещение поверхности монокристаллического германия относительно неподвижного лазерного пучка по растровой траектории могут осуществлять управляемым, заранее заданным образом.The movement of the surface of single-crystal germanium relative to the stationary laser beam along the raster trajectory can be carried out in a controlled, predetermined manner.
Перемещение поверхности монокристаллического германия могут осуществлять по растровой траектории. Площадь обрабатываемой поверхности определяется технологической необходимостью.The movement of the surface of single-crystal germanium can be carried out along a raster trajectory. The area of the treated surface is determined by the technological necessity.
Аналогичный результат достигают при перемещении (сканировании) лазерного пучка по аналогичной растровой траектории и площади пятна от лазерного луча по поверхности неподвижного образца монокристаллического германия.A similar result is achieved by moving (scanning) the laser beam along a similar raster trajectory and spot area from the laser beam over the surface of a stationary sample of single-crystal germanium.
На основании вышеизложенного новый достигаемый технический результат предполагаемого изобретения обеспечивается следующими по сравнению с прототипом техническими преимуществами.Based on the foregoing, the new achieved technical result of the proposed invention is provided by the following technical advantages in comparison with the prototype.
1. Достигается повышение качества проявления регулярного микрорельефа поверхности монокристаллического германия и определения перепадов по высоте на поверхности микрорельефа не менее чем на 10% за счет оптимального режима воздействия. Полученная картина ямок травления и их концентрация соответствует по порядку величины распределению дислокаций в используемых образцах монокристаллического германия. Плотность дислокаций является важным параметром, характеризующим качество полупроводников, и обычно указывается в паспорте для характеристик материала.1. EFFECT: improving the quality of manifestation of the regular microrelief of the surface of monocrystalline germanium and determining the differences in height on the surface of the microrelief by at least 10% due to the optimal mode of exposure. The obtained pattern of etching pits and their concentration correspond in order of magnitude to the distribution of dislocations in the samples of single-crystal germanium used. The dislocation density is an important parameter characterizing the quality of semiconductors, and is usually indicated in the passport for the characteristics of the material.
2. Предлагаемый способ позволяет проводить измерение плотности дислокаций на готовых деталях на неиспользуемом при функционировании деталей участке поверхности.2. The proposed method makes it possible to measure the density of dislocations on finished parts on a surface area that is not used during the functioning of parts.
3. С экологической точки зрения реализация данного способа безопасней и выгодней, чем (как в настоящее время) - посредством использования химических травителей, которые необходимо в дальнейшем утилизировать.3. From an environmental point of view, the implementation of this method is safer and more profitable than (as at present) - through the use of chemical etchants, which must be disposed of in the future.
В настоящее время в институте электрофизики и электроэнергетики РАН проведены испытания микроструктур на поверхности монокристаллического германия, и на их основе выпущена технологическая документация на предлагаемый способ лазерного травления монокристаллического германия.Currently, at the Institute of Electrophysics and Electric Power Engineering of the Russian Academy of Sciences, tests of microstructures on the surface of single-crystal germanium have been carried out, and on their basis, technological documentation has been issued for the proposed method of laser etching of single-crystal germanium.
Используемые источникиSources used
1. Qi D., Li X., Wang P., Chen S., Huang W., Li C, Huang K., Lai H. Evolution of Laser-Induced Specific Nanostructures on SiGe Compounds via Laser Irradiation Intensity Tuning // IEEE Photonics Journal. 2014. V. 6. No. 1. P. 2200005.1. Qi D., Li X., Wang P., Chen S., Huang W., Li C, Huang K., Lai H. Evolution of Laser-Induced Specific Nanostructures on SiGe Compounds via Laser Irradiation Intensity Tuning // IEEE Photonics Journal. 2014. V. 6. No. 1.P. 2200005.
2. Vadavalli S., Valligatla S., Neelamraju В., Dar M.H., Chiasera A., Ferrari M, Desai N.R. Optical properties of germanium nanoparticles synthesized by pulsed laser ablation in acetone // Frontiers in Physics. 2014. V. 2. Art. 57. P. 1-9.2. Vadavalli S., Valligatla S., Neelamraju B., Dar M.H., Chiasera A., Ferrari M, Desai N.R. Optical properties of germanium nanoparticles synthesized by pulsed laser ablation in acetone // Frontiers in Physics. 2014. V. 2. Art. 57. P. 1-9.
3. Iqbal M.H., Bashir S., Rafique M.S., Dawood A., Akram M., Mahmood K., Hayat A., Ahmad R., Hussain Т., Mahmood A. Pulsed laser ablation of Germanium under vacuum and hydrogen environments at various fluences // Applied Surface Science. 2015. V. 344. P. 146-158.3. Iqbal MH, Bashir S., Rafique MS, Dawood A., Akram M., Mahmood K., Hayat A., Ahmad R., Hussain T., Mahmood A. Pulsed laser ablation of Germanium under vacuum and hydrogen environments at various fluences // Applied Surface Science. 2015. V. 344. P. 146-158.
4. Банишев А.Ф., Балыкина E.A. Разрушение поверхности кремния и меди при импульсном и импульсно-периодическом воздействии Nd:YAG лазера // Квантовая электроника. 1997. Т. 24. №6. С. 557-559.4. Banishev A.F., Balykina E.A. Destruction of the surface of silicon and copper under pulsed and repetitively pulsed action of a Nd: YAG laser // Quantum Electronics. 1997. T. 24. No. 6. S. 557-559.
5. Вейко В.П., Имас Я.А., Либенсон М.Н. и др. Формирование регулярных структур на поверхности кремния под действием миллисекундного импульса неодимового лазера // Известия академии наук СССР. 1985. Т. 49. №6. С. 1236-1239.5. Veiko V.P., Imas Ya.A., Libenson M.N. et al. Formation of regular structures on the silicon surface under the action of a millisecond pulse of a neodymium laser // Izvestiya akademii nauk SSSR. 1985. T. 49. No. 6. S. 1236-1239.
6. Хайдуков Е.В., Храмова О.Д., Рочева В.В. и др. Лазерное текстурирование кремния для создания солнечных элементов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2011. Т. 54. №2. С. 26-32.6. Khaidukov E.V., Khramova O.D., Rocheva V.V. et al. Laser texturing of silicon for the creation of solar cells // News of higher educational institutions. Instrumentation. 2011. T. 54. No. 2. S. 26-32.
7. Воронов В.В., Долгаев С.И., Лаврищев С.В., Лялин А.А., Смакин А.В., Шафеев Г. Формирование конических микроструктур при импульсном лазерном испарении твердых тел // Квант, электрон. 2000. Т. 30. №8. С. 710-714.7. Voronov VV, Dolgaev SI, Lavrishchev SV, Lyalin AA, Smakin AV, Shafeev G. Formation of conical microstructures during pulsed laser evaporation of solids // Kvant Electron. 2000. T. 30. No. 8. S. 710-714.
8. Claeys L., Simoen Е. Germanium-based technologies: from materials to devices. Berlin: Elsevier, 2007.8. Claeys L., Simoen E. Germanium-based technologies: from materials to devices. Berlin: Elsevier, 2007.
9. Bosi M, Atolini G. Germanium: Epitaxy and its Application // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials 2010. V. 56. P. 146-174.9. Bosi M, Atolini G. Germanium: Epitaxy and its Application // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials 2010. V. 56. P. 146-174.
10. Бублик B.T., Дубровина A.H. Методы исследования структуры полупроводников и металлов. М.: Металлургия. 1978. 272 с.10. Bagel B.T., Dubrovina A.H. Methods for studying the structure of semiconductors and metals. M .: Metallurgy. 1978.272 p.
11. Левинзон Д.И., Ровинский Р.Е., Рогалин В.Е., Рыкун Е.П., Трайнин А.Л., Ценина И.С, Шейхет Э.Г. Исследование монокристаллов профильного германия, облученных импульсным CO2-лазером. Изв. АН СССР (сер. физ.). 1979. 43. №9. С. 2001-2005.11. Levinzon D.I., Rovinsky R.E., Rogalin V.E., Rykun E.P., Trainin A.L., Tsenina I.S, Sheikhet E.G. Study of single crystals of profile germanium irradiated with a pulsed CO 2 laser. Izv. Academy of Sciences of the USSR (ser. Physical.). 1979. 43. No. 9. S. 2001-2005.
12. Алексеев Е.Е., Казанцев С.Ю., Кононов И.Г., Рогалин В.Е., Фирсов К.Н. Двухфотонное поглощение излучения нецепного HF-лазера в монокристаллах германия // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 124. №6. С. 790-794.12. Alekseev E.E., Kazantsev S.Yu., Kononov I.G., Rogalin V.E., Firsov K.N. Two-photon absorption of non-chain HF laser radiation in germanium single crystals // Optics and Spectroscopy. 2018.Vol. 124. No. 6. S. 790-794.
13. Mikolutskiy S.I., Khasaya R.R., Khomich Yu.V., Yamshchikov V.A. Formation of various types of nanostructures on germanium surface by nanosecond laser pulses // J of Physics: Conference Series. 2018. V. 987. P. 012007.13. Mikolutskiy S.I., Khasaya R.R., Khomich Yu.V., Yamshchikov V.A. Formation of various types of nanostructures on germanium surface by nanosecond laser pulses // J of Physics: Conference Series. 2018. V. 987. P. 012007.
14. Li Y., Musaev O.R., Wrobel J.M., Kruger M.B. Laser ablation in liquids of germanium in externally applied electric fields // Journal of Laser Applications. 2016. V. 28. P. 022004. DOI: 10.2351/1.4940793.14. Li Y., Musaev O.R., Wrobel J.M., Kruger M.B. Laser ablation in liquids of germanium in externally applied electric fields // Journal of Laser Applications. 2016. V. 28. P. 022004. DOI: 10.2351 / 1.4940793.
15. Ivlev G.D., Malevich V. L. Heating and melting of single-crystal germanium by nanosecond laser pulses // Soviet Journal of Quantum Electronics. 1988. V. 18. No. 12. P. 1626- 1627.15. Ivlev G.D., Malevich V. L. Heating and melting of single-crystal germanium by nanosecond laser pulses // Soviet Journal of Quantum Electronics. 1988. V. 18. No. 12.P. 1626-1627.
16. Makin, V.S. Thermal Waveguide and Fine Scale Periodic Relief on the Semiconductor's Surface Induced by TEA CO2 Laser Radiation /V.S. Makin, Yu.I. Pestov and V.E. Privalov // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2012. V. 21.1. 1. P. 52-61.16. Makin, VS Thermal Waveguide and Fine Scale Periodic Relief on the Semiconductor's Surface Induced by TEA CO 2 Laser Radiation / VS Makin, Yu.I. Pestov and VE Privalov // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2012. V. 21.1. 1. P. 52-61.
17. Konov V.I., Prokhorov A.M., Sichugov V.A., Tischenko A.V., Tokarev V.N. Time and space evolution of the periodic structures induced onto the surface of laser-irradiated solid samples // Журнал технической физики. 1983. Т. 53. С. 2238.17. Konov V.I., Prokhorov A.M., Sichugov V.A., Tischenko A.V., Tokarev V.N. Time and space evolution of the periodic structures induced onto the surface of laser-irradiated solid samples // Journal of Technical Physics. 1983.Vol. 53, p. 2238.
18. Ашиккалиева К.Х. Лазерно-стимулируемые периодические структуры на поверхности монокристаллического кремния // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2013. Т. 10. №1. С. 21-24.18. Ashikkalieva K.Kh. Laser-stimulated periodic structures on the surface of monocrystalline silicon // Fundamental problems of modern materials science. 2013. T. 10. No. 1. S. 21-24.
19. Ашиккалиева К.Х., Каныгина О.Н., Васильченко А.С. Модификации поверхности монокристаллического кремния при изотермическом и лазерном отжигах. // Вестник Оренбургского государственного университета. 2012. №9 (145). С. 96-100.19. Ashikkalieva K.Kh., Kanygina O.N., Vasilchenko A.S. Modifications of the surface of monocrystalline silicon during isothermal and laser annealing. // Bulletin of the Orenburg State University. 2012. No. 9 (145). S. 96-100.
20. Поляков Д.С., Сальников Н.М., Вейко В.П., Шимко А.А., Михайлова А.А. Формирование антиотражающего микрорельефа на поверхности кремния при облучении наносекундным иттербиевым лазером // Известия Высших Учебных Заведений. Приборостроение. Т. 60. №11. 2017. С. 1070-1076.20. Polyakov D.S., Salnikov N.M., Veiko V.P., Shimko A.A., Mikhailova A.A. Formation of antireflection microrelief on the silicon surface under irradiation with a nanosecond ytterbium laser. Instrumentation. T. 60. No. 11. 2017.S. 1070-1076.
21. Патент RU 2501057, 2013, МКИ G03F 7/075, H01L 21/268, H01L 31/18.21. Patent RU 2501057, 2013, MKI G03F 7/075, H01L 21/268, H01L 31/18.
22. Ашиккалиева К.Х., Каныгина О.Н Формирование периодических структур на поверхности монокристаллического кремния при импульсном лазерном воздействии // Деформация и разрушение материалов. 2012. №5. С. 12-15.22. Ashikkalieva K.Kh., Kanygina ON Formation of periodic structures on the surface of monocrystalline silicon under pulsed laser action // Deformation and destruction of materials. 2012. No. 5. S. 12-15.
23. Патент RU 2544892, 2015, МКИ H01L 21/00, В82В 1/00.23. Patent RU 2544892, 2015, MKI H01L 21/00, В82В 1/00.
24. Окатов М.А. Справочник технолога-оптика. С-Пб.: Политехника. 2004. 679 с.24. Okatov M.A. Optical Technologist Handbook. St. Petersburg: Polytechnic. 2004.679 p.
25. Ganin D.V., Mikolutskiy S.I., Tokarev V.N., Khomich V.Yu., Shmakov V.A., Yamshchikov V.A. Formation of micron and submicron structures on a zirconium oxide surface exposed to nanosecond laser radiation // Quantum Electronics. 2014. V. 44(4). P. 317-321.25. Ganin D.V., Mikolutskiy S.I., Tokarev V.N., Khomich V. Yu., Shmakov V.A., Yamshchikov V.A. Formation of micron and submicron structures on a zirconium oxide surface exposed to nanosecond laser radiation // Quantum Electronics. 2014. V. 44 (4). P. 317-321.
26. Khasaya R.R., Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Mikolutskiy S.I., Tokarev V.N., Yamschikov V.A., Zheleznov Yu.A. Experimental setup for direct laser micro-and nanostructuring of solid surface // Applied Physics. 2014. N. 3. P. 83-87.26. Khasaya R.R., Khomich Yu.V., Malinskiy T.V., Mikolutskiy S.I., Tokarev V.N., Yamschikov V.A., Zheleznov Yu.A. Experimental setup for direct laser micro-and nanostructuring of solid surface // Applied Physics. 2014. N. 3. P. 83-87.
27. Каплунов И.А., Колесников А.И., Иванова А.И., Подкопаев О.И., Третьяков С.А., Гречишкин P.M. Микроморфология поверхности монокристаллических слитков германия, выращенных из расплава // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2015. №5. С. 81-89.27. Kaplunov I.A., Kolesnikov A.I., Ivanova A.I., Podkopaev O.I., Tretyakov S.A., Grechishkin R.M. Micromorphology of the surface of single-crystal germanium ingots grown from the melt // Surface. X-ray, synchrotron and neutron research. 2015. No. 5. S. 81-89.
28. Каплунов И.А., Шелопаев А.В., Колесников А.И. Структурные дефекты в монокристаллах германия // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2010. №12. С. 22-25.28. Kaplunov I.A., Shelopaev A.V., Kolesnikov A.I. Structural defects in germanium single crystals // Surface. X-ray, synchrotron and neutron research. 2010. No. 12. S. 22-25.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143471A RU2756777C9 (en) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | Method for obtaining microstructures on the surface of a semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143471A RU2756777C9 (en) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | Method for obtaining microstructures on the surface of a semiconductor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2756777C1 true RU2756777C1 (en) | 2021-10-05 |
| RU2756777C9 RU2756777C9 (en) | 2021-12-14 |
Family
ID=78000155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020143471A RU2756777C9 (en) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | Method for obtaining microstructures on the surface of a semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2756777C9 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786788C1 (en) * | 2022-06-24 | 2022-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method for forming a periodic pattern on the surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444084C1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУ ВПО "СГГА") | Method of forming ordered array of nanosized spheroids on substrate |
| RU2544892C1 (en) * | 2013-10-24 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук | Method of producing micro- and nanostructures of surface of materials |
| RU2613054C1 (en) * | 2015-10-15 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Method of forming thin-film pattern on substrate |
| RU2646644C1 (en) * | 2016-10-20 | 2018-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН) | Method for forming super-doped gray micro-structured crystalline layer on surface of silicon |
-
2020
- 2020-12-28 RU RU2020143471A patent/RU2756777C9/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444084C1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУ ВПО "СГГА") | Method of forming ordered array of nanosized spheroids on substrate |
| RU2544892C1 (en) * | 2013-10-24 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук | Method of producing micro- and nanostructures of surface of materials |
| RU2613054C1 (en) * | 2015-10-15 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Method of forming thin-film pattern on substrate |
| RU2646644C1 (en) * | 2016-10-20 | 2018-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН) | Method for forming super-doped gray micro-structured crystalline layer on surface of silicon |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786788C1 (en) * | 2022-06-24 | 2022-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method for forming a periodic pattern on the surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2756777C9 (en) | 2021-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10741399B2 (en) | Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate | |
| EP2240955B1 (en) | Engineering flat surfaces on materials doped via pulsed laser irradiation | |
| US4439245A (en) | Electromagnetic radiation annealing of semiconductor material | |
| Borowiec et al. | Transmission and scanning electron microscopy studies of single femtosecond-laser-pulse ablation of silicon | |
| Zavestovskaya | Laser nanostructuring of materials surfaces | |
| RU2756777C1 (en) | Method for obtaining microstructures on the surface of a semiconductor | |
| Zheleznov et al. | Modification of a Germanium Surface Exposed to Radiation of a Nanosecond Ultraviolet Laser | |
| RU2764777C1 (en) | Method for treating the surface of a non-ferrous metal by forming a microrelief | |
| RU2708935C1 (en) | Laser method of changing structure of transparent materials with forbidden zone | |
| Lorenz et al. | Secondary electron yield engineering of copper surfaces using ultra short infrared laser pulses | |
| KR100658905B1 (en) | Semiconductor nano structure and method of forming the same | |
| RU166144U1 (en) | DIAMOND DIFFERENCE GRILLE | |
| Panahibakhsh et al. | Nanostructure formation on the surface of YAG: Nd crystal by ARF laser irradiation | |
| Tsukamoto et al. | Visualization of Grain Boundaries on Stainless Steel Plate Surface by Nanosecond Laser Irradiation. | |
| Malinskiy et al. | Interaction features of nanosecond laser pulses with the surface of germanium single crystals | |
| Abed et al. | Study the effect of CO2 laser annealing on silicon nanostructures | |
| Trokhimchuck | Recent Research and Development Status of Relaxed Optics and Laser Technology: A Review | |
| Sivakumar et al. | Controlled fabrication of micro/nano-structures on germanium using ultrashort laser pulses under ambient conditions | |
| Zhu et al. | Role of oxygen concentration distribution and microstructure in luminescent properties of laser-irradiated silicon | |
| Schüle et al. | Incubation and nanostructure formation on n-and p-type Si (1 0 0) and Si (1 1 1) at various doping levels induced by sub-nanojoule femto-and picosecond near-infrared laser pulses | |
| Dong et al. | High-energy femtosecond pulsed laser micromachining of thin film deposited silicon in self-focused air medium | |
| Qiao | Laser annealing on wafer | |
| Kaufmann et al. | Fabrication of EUV Gratings via Ion Irradiation | |
| Kovivchak et al. | Melting of porous silicon under the action of a nanosecond pulsed high-power ion beam | |
| Merkle et al. | Picosecond Laser Pulse Induced Damage in Crystalline Silicon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 28-2021 FOR INID CODE(S) (72) |
|
| TH4A | Reissue of patent specification |