Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Изменения свойств мноп структур под влиянием радиационных воздействий 8
I. Общие свойства МНОП структур 8
2. Изменения характеристик ОДЦП структур при облучении ионами и под действием электромагнитного излучения 25
1. Изменение свойств диэлектрических пленок при. облучении ионами 25
2. Влияние мощного лазерного излучения на характеристики аморфных диэлектриков 36
3. Облучение ОДЩІ структур ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами 45
ГЛАВА 2. Методики экспериментов -. 50
I. Образцы для исследований 50
2. Контактные устройства для измерений 54
1. Электрофизические измерения 54
2. Измерения пористости 59
3. Методики электрофизических измерений 65
4. Измерение однородности характеристик МНОП структур по площади 70
5. Методика высокотемпературного травления в Ш 72
ГЛАВА 3. Влияние жесткого электромагнитного излучения на характеристики мноп структур 75
I. Изменение характеристик аморфного нитрида кремния под действием рентгеновских лучей 75
2. Влияние ультрафиолетового излучения на свойства нитрида кремния 81
3. Кинетика заполнения ловушек при облучении 86
ГЛАВА 4. Изменения в мноп структурах в.процессе имплантации ионами и при лазерном отжиге 98
I. Влияние облучения бором и фосфором на свойства нитрида кремния 98
2. Влияние мощного лазерного излучения на характеристики тонких пленок нитрида кремния 107
3. Структурные превращения в аморфных пленках нитрида кремния при отжиге в хлористом водороде 118
Выводы 124
Публикации по теме.диссертации 126
Литература
- Изменения характеристик ОДЦП структур при облучении ионами и под действием электромагнитного излучения
- Контактные устройства для измерений
- Влияние ультрафиолетового излучения на свойства нитрида кремния
- Влияние мощного лазерного излучения на характеристики тонких пленок нитрида кремния
Введение к работе
Нитрид кремния (SuftLj широко используется в микроэлектронике для создания пассивирующих слоев, применяется в качестве барьера, затрудняющего диффузию щелочных металлов, используется при изготовлении изолятора в тонкопленочных транзисторах [IJ. Этот материал является основной составляющей частью элементов постоянных запоминающих устройств со структурой металл-нитрид--окисел-полупроводник (мНОїї) [2, 3J. Запись и стирание информации в таких элементах сопровождается зарядкой и разрядкой ловушек в SijUL . Эта же способность накапливать заряд на ловушках используется для создания высокопроводящего инверсионного слоя на поверхности кремния в солнечных батареях со структурой металл-изолятор-полупроводник.
В литературе [2, з] имеется много данных о механизмах зарядки и разрядки ловушек в нитриде кремния, которые основываются на разнообразных моделях переноса заряда через барьеры на контактах и в объеме диэлектрической пленки Si?N^ . Тем не менее экспериментальные данные о природе ловушек на микроскопическом уровне достаточно ограничены. Кроме того обнаруживается сильная зависимость электрофизических и оптических параметров SuHl от способа синтеза, состава используемых компонентов, точности поддержания тех или иных технологических параметров процессов синтеза. При любом способе получения и'^щ » например, при термическом разложении кремнийсодержащих компонентов в атмосфере аммиака и др. (см. гл. і), в состав пленки входит водород, наличие которого определяется по характерным пикам в инфракрасной области спектра поглощения. Наличие водорода в значительной сте- пени определяет физико-химические характеристики слоев uijftt, . В процессе приготовления, на различных стадиях технологического процесса, при функционировании полупроводниковых приборов и интегральных схем, слои нитрида кремния подвергаются воздействию различного типа излучений. Перечислим некоторые из таких воздействий.
1. При плазмохимическом способе синтеза, слои Sijlv^ уже в процессе изготовления подвергаются воздействию вакуумного ультрафиолетового излучения. Облучение ультрафиолетовыми лучами происходит при стирании информации в МНОП ПЗУ, а также в процессе работы солнечных батарей на основе ШОП структур.
Как уже отмечалось выше, в технологических процессах микроэлектроники нитрид кремния часто используется в качестве масок и пассивирующих покрытий при проведении процессов окисления и диффузии. При производстве больших интегральных схем для улучшения разрешения на стадии фотолитографии структуры облучаются ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами (рентгенолитография).
При ионном легировании процесс имплантации в ряде случаев проводится через предварительно нанесенные на поверхность полупроводника пленки диэлектрика. Как известно [4J, в этом случае получаются более резкие профили распределения имплантированных в полупроводник ионов. Следует отметить, что при этом как воздействие ионов, так и последующий отжиг приводит к изменениям в электрофизических характеристиках 5^ . Это, в равной мере, относится к лазерному отжигу. В последнем случае изменения связаны с взаимодействием мощного лазерного излучения с диэлектриком, несмотря на то, что диэлектрическая пленка прозрачна на длине волны лазерного излучения.
Проведенные к началу настоящей работы исследования влияния различного типа излучений на ЩП структуре были выполнены, в основном, для систем кремний-двуокись кремния. Существует ограниченное количество работ, посвященных исследованиям радиационных воздействий на vi^N^ . причем связь полученных результатов с особенностями состава и структуры пленок oi?N^ не обсуждалась. Исследования по воздействию мощного лазерного излучения на свойства нитрида кремния из литературных источников неизвестны, (по-видимому, за исключением работы [б], где исследовалось облучение пленок низкотемпературного uijAd, на ІпиЬ лазерными импульсами с А= 1,06 мкм и энергией W»0,7 Дж/см2 (см. гл. I)) .
В настоящей работе были поставлены следующие основные задачи: і) Исследовать влияние электромагнитного излучения с различными длинами волн на электрофизические характеристики слоев нитрида кремния, полученных в стандартных технологических условиях.
2J Провести исследования влияния низкотемпературных отжигов (т<400 С) после облучения структур рентгеновским, ультрафиолетовым и инфракрасным излучениями. з) Исследовать структурные превращения, возникающие в образцах иі?/ц (в том числе и в предварительно облученных образцах/ при высокотемпературных отжигах.
4J Исследовать изменения характеристик аморфных пленок нитрида кремния при облучении ионами бора и фосфора (дозами и энергиями обычно использующимися при ионной имплантации).
5/ Построить физические модели, объясняющие наблюдаемые в экспериментах закономерности.
Потребности практической микроэлектроники, с одной стороны, и важность получения систематической информации о физических процессах, протекающих при взаимодействии различного типа излучений с аморфными материалами, с другой, определяют необходимость решения поставленных задач.
На защиту"выносятся: - результаты экспериментального изучения эффектов, возникающих при взаимодействии инфракрасного лазерного излучения, рентгеновского и ультрафиолетового излучений с аморфными слоями нитрида кремния; интерпретация результатов по воздействию ионной имплантации бором и фосфором на свойства ШОП структур; модель деградации параметров МНОЙ структур под действием ультрафиолетового облучения.
Изменения характеристик ОДЦП структур при облучении ионами и под действием электромагнитного излучения
Как отмечалось во введении, на разных этапах производства и при функционировании МНОП элементов слои нитрида кремния подвергаются воздействию облучения разнообразными ионами и электромагнитным излучением с различными длинами волны, а также различными комбинациями указанных воздействий.
В настоящем параграфе анализируются известные из литературных источников данные по влиянию ионного легирования, облучения инфракрасным, ультрафиолетовым и рентгеновским излучением на свойства используемых в микроэлектронике диэлектриков, в частности, на свойства нитрида кремния.
В современной технологии изготовления планарных полупроводниковых приборов (ЩП транзисторов, биполярных транзисторов, резисторов и диодов с контролируемым профилем легирования) и интегральных схем на их основе широкое применение находит метод ионного легирования. В рамках планарной технологии одной из важных задач, для решения которой используется ионное внедрение, является создание заданных профилей концентрации примесей в заданной области ЩП структуры. При этом для уменьшения явления ка-налирования и диффузионного расшшвания профиля легирующей примеси необходимо проводить внедрение ионов в полупроводник через пассивирующие диэлектрические слои, что вызывает значительные изменения электрофизических свойств диэлектрических покрытий, границы раздела диэлектрик-полупроводник и полупроводниковой подложки.
Основными эффектами, определяющими эти изменения, являются возникновение большого количества ловушек в диэлектрике и на границе раздела диэлектрик-полупроводник, компенсация легируемой области полупроводника глубокими радиационными дефектами и легирующей примесью, которая может частично занимать в процессе бомбардировки узлы решетки в полупроводниковом кристалле, а также формирование в тонкой приповерхностной области полупроводника электронно-дырочных переходов. В процессе высокотемпературных отжигов, необходимых для устранения радиационных дефектов и полной активации внедренной примеси, может в значительной мере изменяться влияния каждого из указанных факторов на электрофизические свойства легированных ВДП структур.
Собственно приборные задачи вызывают прежде всего необходимость исследования изменений электрофизических характеристик границы раздела и пленки диэлектрика. Однако для того, чтобы понять природу радиационных изменений (а затем научиться управлять ими) неизбежно приходится исследовать характер -структурных перестроек под действием облучения.
Основной объем исследований был проведен различными авторами на структурах Si "Si 0 2 Облучение заряженными частицами либо в процессе эксплуатации, либо во время изготовления структур ВДІ и приборов на их основе приводит к следующим основным изменениям, сказывающимся на параметрах приборов [39 J : а) растет число быстрых поверхностных состояний (изменение наклона С-!/ характеристик) ; б) в диэлектрике накапливается объемный, главным образом положительный заряд Q ( сдвиг С"\ характеристик). Закономерности изменения заряда структур в основном сводятся к следующему:
Характер изменения заряда зависит от способа выращивания пленки o/l/g . Так, протонная бомбардировка при прочих равных условиях гарантирует отрицательный заряд в структурах с термически выращенной пленкой о/(/г) и положительный заряд, если пленка была получена пиролитическим осаждением [40]. Аналогично ведут себя и образцы, облученные нейтронами: отрицательный заряд индуцируется в структурах с термическими пленками, положительный - с пиролити-ческими и реактивно напыленными [4l].
Величина и знак наведенного заряда зависит от соотношения пробега иона К и толщины окисной пленки « . Б работах [40 - 43 J изучалось влияние бомбардировки ионами водорода, бора, фосфора, аргона, неона на структуры с термической пленкой oiOo Показано, что при R cl в структурах возникает положительный заряд, а при отрицательный. Величина заряда зависит, в частности, от конкретного значения соотношения К/а .
Контактные устройства для измерений
Для проведения электрических измерений в ходе настоящей работы было изготовлено контактное устройство с ртутный зондом, который представляет собой модификацию устройства [82J и отличается системой прижима образца и более удобной системой подачи вакуума к исследуемому образцу.
Устройство работает следующим образом (см. рис. I2J: Вакуумный насос откачивает воздух из капилляра через отводной канал, который открывается с помощью клапана, выполненного в виде специального тумблера, прикрепленного к станине устройства. За счет возникновения перепада давлений ртуть поднимается по капилляру до контакта с пластиной полупроводника, которая прижата к столику.
Максимальное давление в капилляре со ртутью равно: где faTM- атмосферное давление, Р - плотность ртути, Q - ускорение свободного падения, К - высота столбика ртути.
При этом минимальный радиус кривизны свободной поверхности ртути определяется формулой: где б - коэффициент поверхностного натяжения ртути.
Следовательно, для того, чтобы осуществлялся надежный контакт с полупроводником, зазор между столиком и пластиной полупроводника должен быть меньше rmjn .
Площадь зонда калибруется по эталонному образцу Si-8i0o . толщина диэлектрика которого измеряется эллипсометрически.
Устройство комплектуется вакуумным микронасосом диафрагмен-ного типа, выполненным на основе стандартного микрокомпрессора. Микронасос обеспечивает разряжение до 0,3 атм. в вакуумном канале зонда. Включение механизма перемещения ртути производится тумблером на корпусе микронасоса. Измеренная погрешность поддержания площади зонда не превышает 2 %.
Для проведения измерений однородности электрических свойств МНОП структур по площади использовался специальный сканирующий ртутный зонд. Общий вид измерительной установки изображен на рис. ІЗ. В установке использовался механический блок установки "Ртутный зонд" [83] (см. рис. із), выполненный на базе микроскопа ММЙ-2. Устройство непосредственно ртутного зонда иллюстрируется на рис. 14. С помощью дифференциального винта 3, действующего на резиновую мембрану 2, ртуть выдавливается в оконечный капилляр. В наших измерениях использовался зонд с диаметром капилляра 140 мкм. Электрический контакт с ртутью осуществлялся вольфрамовым электродом 4, впрессованным в плексиглассовый корпус зонда I. На конце зонда имелся емкостной датчик 5, с помощью которого осуществлялась подводка зонда к поверхности измеряемого образца. Если расстояние от зонда до поверхности образца - h изменяется в пределах 0 Л Г , где Г - радиус скруглення ртути r Vp , то площадь соприкоснования ртути с образцом не меняется (условие надежного контакта) [38І. Это позволяет проводить воспроизводимые измерения в процессе движения зонда. 0,4 атм, г w 10 мкм. В этом случае зонд подводился к поверхности на расстояние порядка 3+7 мкм.
Образец помещался на столике отсчетного устройства установки. Столик с образцом мог перемещаться относительно ртутного зонда в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, движение можно было осуществлять как вручную, так и автоматически. Система юстировки позволяла устанавливать плоскость образца параллельно плоскости, в которой осуществлялись перемещения. Скорость перемещений могла задаваться в пределах от 0,04 мм/мин до 56 мм/мин.
Положение зонда относительно столика с образцом регистрировалось потенциометрическими датчиками, непосредственно связанными с микровинтами, обеспечивающими движение по направлениям ОХ и 0Y .
Система автоматики позволяла изменять направление сканирования, а также задавать длину строки, которую проходит ртутный зонд. Для контроля положения и юстировки образца вместо кронштейна с зондом использовался кронштейн с микроскопной головкой.
При проведении измерений образец закрывался специальным электростатическим экраном, который одновременно давал возможность пропускать через объем, в котором находился образец, различные газы.
Как известно, наиболее распространенным для измерений пористости является пузырьковый метод. В этом методе создается система: проводящая подложка - изолирующая пленка - раствор электрог лита (рис. 15). Если в изоляторе есть сквозные поры и микротрещины, в которые попадает электролит, то электрическая цепь элект ролит - подложка становится замкнутой. При смещениях порядка нескольких вольт в цепи проходит значительный ток (порядка десятков МКА), а на границе электролит-подложка выделяются пузырьки газа(Н2, О )» которые видны в оптический микроскоп. Нитрид кремния обладает гидрофобными свойствами. Поэтому, при малых размерах пор электролит в них не попадает. В этом случае значительный ток в электрохимической ячейке регистрируется лишь при положительных потенциалах на электролите (золотой проволоке, опущенной в электролит). Измерения на переменном сигнале показывают, что выпрямление сохраняется до частот 100 - 500 Гц, т. е. процесс является довольно инерционным. Этот эффект можно объяснить с точки зрения электрокапиллярных явлений. Согласно правилу Коэна, электролит при контакте с поверхностью изолятора заряжается положительно. При положительном потенциале на металлическом электроде, начиная с некоторого порогового напряжения, электролит затягивается в сквозные дефекты. При этом начинают выделяться пузырьки газа, а в цепи протекает большой ток. При отрицательном потенциале электролит, наоборот, выталкивается из пор и тока в цепи нет.
Влияние ультрафиолетового излучения на свойства нитрида кремния
Измерения пористости образцов, облученных рентгеновским излучением, показали, что при временах экспозиции порядка нескольких часов происходит уменьшение сквозной пористости приблизительно на 30 % относительно исходного значения 80 nop/cwr . Отметим, что при лазерном облучении пористость существенно не менялась (см. гл. 4).
Заметных изменений скорости растворения пленок нитрида кремния в плавиковой кислоте после облучения рентгеновскими лучами замечено не было. Это свидетельствует о том, что в процессе воздействия не происходит изменения химического состава пленки, например, удаление водорода, содержащегося в нитриде кремния.
Существует целый ряд процессов, в результате которых происходит деградация аморфных пленок щ Щ . Такими процессами могут являться отмеченное выше облучение ультрафиолетовым излучением, а также пропускание через структуру больших зарядов [88]. Описанные выше явления также приводят к характерным для деградации особенностям, в первую очередь, к росту сквозной проводимости структуры. При этом последующий отжиг частично восстанавливает первоначальные свойства образцов. Тем не менее результаты измерений однородности проводимости по площади, особенности накопления заряда на границе разделае ОІ оІгІ\ и данные о сквозной пористости свидетельствуют о том, что физические механизмы, ответственные за процессы деградации, в отмеченных случаях различны.
По-видимому, при облучении рентгеновскими лучами происходят структурные превращения в пленках fll N 0б этом свидетельствует изменение пористости образцов, подверженных облучению большими дозами. По-видимому, наблюдается "размягчение" жестко координированной структуры пленки, что ведет к "залечиванию" определенной части сквозных дефектов. Одновременно с этим происходит однородная генерация мелких ловушек по объему пленки. В рамках такой модели легко объяснить повышение однородности проводимости по площади, так как ловушки генерируются однородно по объему нитрида кремния. Изменение наклона характеристик на структурах с избытком кремния можно объяснить тем, что в проводимости начинают доминировать эмиссионные центры, имеющие малые размеры, в отличие от центров кластерного типа. Действительно, величина понижения энергетического барьера, которая определяет эффект Пула-Френкеля tr М зависит от взаимного расположения покидающего эмиссионный центр электрона и оставленного им положительного заряда. Предельные случаи - эффект Шоттки, когда от плоскости в разные стороны уходят электрон и его заряд изображение и случай локального френкелевского центра. Кремниевый кластер размерами порядка десятков ангстрем занимает в этой классификации промежуточное положение и, очевидно, дает промежуточный наклон 1(E) характеристики. Аналогичная интерпретация используется ниже для объяснения эффектов лазерного воздействия на
В заключение этого раздела следует отметить, что несомненным является возникновение радиационных повреждений при облучении рентгеновскими лучами, так как возникшие изменения не отжигаются. В то же время при попытках интерпретации механизма увеличения проводимости и уменьшения ширины петли гистерезиса следует помимо собственно радиационных повреждений учитывать возможность вторичных процессов, связанных с генерацией электронно-дырочных пар и захватом неравновесных носителей заряда на уже имеющиеся ловушки
По-видимому, механизм образования новых ловушек (или перестройки конфигурационного окружения уже существовавших) тот же, что и при облучении пленок Sl?\L ультрафиолетом [79] и определяется энергией, выделяющейся в актах захвата носителей заряда, возбужденных квантами жесткого излучения.
Влияние ультрафиолетового излучения на свойства нитрида кремния В данном разделе представлены результаты исследования изменений характеристик МНОЙ структур с различным содержанием водорода в \)І}Пц под действием вакуумного ультрафиолета. Как известно [89 J, количество водорода, связанного в слое щЦ , зависит от температуры синтеза.
На рис. 25 приведены результаты измерений относительного изменения ширины петли гистерезиса 1-у характеристик Vp$ / /AvFb образцов, полученных при различных температурах. Характеристики записывались при скорости развертки порядка I В/с и диапазоне напряжений смещения от 60 В до -60 В. Как видно из рисунка, &Vf$/й%і имеет четко выраженный максимум в области температур синтеза порядка 900 С , в то время как структуры, выращенные при низких и высоких температурах менее подвергнуты деградации. Аналогичный характер имеют зависимости относительного изменения проводимости, представленные на рис. 26. Как отмечалось выше, вольт-амперные характеристики МНОП структур спрямляются в координатах Пула-Френкеля ЦІ от н .
Влияние мощного лазерного излучения на характеристики тонких пленок нитрида кремния
Как отмечалось в гл. 2, облучение оі ііц проводилось мощным импульсным неодимовым лазером. На рис. 35 приведены результаты измерений I(и) характеристик МНОП структур, облученных различными дозами лазерного излучения. Как видно из рисунка, с увеличением дозы облучения наблюдается увеличение проводимости пленок dijHit . Вольт-амперные характеристики удовлетворяют уравнению Цула-Френкеля причем параметр Г уменьшается от 1,9 до 1,1 с увеличением дозы облучения от 0 до 200 Дж/см , что соответствует увеличению наклона характеристик в координатах egX от ft . Последующий отжиг (Т = 300 С ) в течение 30 мин приводил к некоторому уменьшению проводимости и наклона 1(E) характеристик (рис. Зб). Полного восстановления первоначальных параметров при увеличении времени отжига не наблюдалось. На рис. 37 приведены вольт-фарад-ные характеристики МНОП структур, полученных в хлоридном.процессе в реакторе пониженного давления. Характеристики записаны при одной и той же скорости развертки и диапазоне изменений напряжения смещения. Исходный образец обладал малым гистерезисом, что характерно для хлоридного РПД нитрида кремния [Ю7]. С увеличением дозы облучения гистерезис характеристик увеличивается, что можно объяснить увеличением концентрации ловушек, ответственных за накопление заряда в МНОП структуре. Как видно из рисунка, петля гистерезиса расширяется как в область отрицательных, так и в область положительных напряжений. Это свидетельствует об образовании как электронных, так и дырочных ловушек.
Отметим, что на образцах, полученных при взаимодействии 01 (и, и /уН? при температурах 700 - 800 С эффект увеличения петли гистерезиса і ]/ характеристики при увеличении дозы облучения выражен слабее, чем на образцах, полученных в хлоридном процессе, из-за большой начальной ширины петли гистерезиса.
Результаты записи однородности токов утечки по площади МНОП структуры для исходной необлученной структуры представлены на рис. 38. Нитрид кремния получен воздействием ofity и ПгЦ в РПД. Однородность толщины диэлектрика контролировалась по емкости структуры в режиме обогащения. Как видно из рисунка, изменения емкости структуры, а следовательно, толщины диэлектрика не превышают I % . При увеличении напряжения смещения неоднородности тока растут слабее, чем величина тока.
После облучения проводимость становится значительно более неоднородной (рис. Зэ). С увеличением напряжения смещения величины неоднородностей токов растут по абсолютной величине. При этом отношение дисперсии тока б,, к средней величине тока 1ср не зависит от величины приложенного напряжения смещения.
Лазерное облучение в указанных выше режимах образцов 0 , имплантированных ионами бора и фосфора вызывало лишь дополнительный рост сквозной проводимости (сверх изменений, вызванных собственно облучением ионами (см. гл. 4, i)) .
Характер эффектов, возникающих при взаимодействии лазерного излучения с прозрачными материалами, существенно зависит от мощности излучения. Если эта мощность меньше некоторой пороговой величины, то излучение проходит через прозрачный материал без видимых разрушений. В противном случае возможен целый ряд эффектов, приводящих к таким явлениям, как интенсивное растрескивание, образование пустот и др. Эти эффекты обычно интерпретируются образованием гиперзвука в процессе вынужденного рассеяния Манделыптам-ма-Бриллюэна (ВРМБ), поглощением фотонов электронами с последующей ударной ионизацией, поглощением фотонов лазерного излучения дефектами, первоначально присутствующими в исследуемом материале [73].
Рядом авторов наблюдались эффекты накопления повреждений после серии импульсов, в то время как один импульс повреждений не вызывал [l09J. Эксперименты, проведенные в настоящей работе, обнаружили эффект накопления изменений электрофизических характеристик в области доз облучения значительно меньших порога повреждения.
Механизм проводимости нитрида кремния, а также особенности накопления заряда в ШОП конденсаторах определяются наличием в пленках оіііІц электронных и дырочных ловушек. Эти ловушки выступают в качестве Пул-Френкелевских центров, ответственных за проводимость, на них захватывается заряд, объясняющий гистерезис L-V характеристик. Ловушки обычно связываются с наличием в пленке Si? N4 локальных отклонений от стехиометрии в виде кластеров кремния или гидридизированного кремния, образующихся в процессе синтеза [б]. Указанные кластеры имеют характерные размеры порядка десятков ангстрем. В 0і5)ц » полученном в избытке кремнийсо-держащего компонента, часть сверхстехиометрического кремния может собираться и в более крупные кластеры (_89J. При прохождении излучения неодимового лазера через пленку Jij/Vj, кремниевые кластеры могут поглощать фотоны. Рассмотрим в качестве примера мо о дельный кластер кремния в виде куба с ребром порядка 10/1 . В таком кластере содержится около 50 атомов. Ширина запрещенной зоны Ео такого кластера близка к Ц для объемного материала. Считая, что коэффициент поглощения в аморфном кремнии порядка 1000 см [ПО] на длине волны 1,06 мкм, при энергии в импульсе порядка 10 Дж/см 3 и энергии фотона I эВ, получим для числа возбужденных из валентной зоны кластера электронов П 50. При этом считалось, что излучение поглощается однородно по объему кластера и не учи тывалась рекомбинация неравновесных носителей в течение лазерного импульса [ш] Как следует из проведенной оценки, количество возбужденных электронов сравнимо с общим количеством электронов в валентной зоне кремния.
В результате поглощения фотонов электроны валентной зоны переходят из связывающего состояния в антисвязывающее. Оценим возможность локального разогрева oi N при прохождении лазерного импульса. По аналогии с электрическим сопротивлением растекания, тепловое сопротивление при растекании тепла от сферы радиуса U=I0/ , х= rcka , где k - коэффициент теплопроводности нитрида кремния, к I Вт/см.К . Изменение температуры AJ-P/Ttko. , где г - мощность излучения, поглощаемая в кластере за время импульса. Считая, что поглощаются все кванты света, попадающие на поверхность кластера, и неравновесные носители заряда рекомбинируют с выделением тепла за время порядка I мс, получим &Ї4- ІСГ3 К. Таким образом, процессы, происходящие при взаимодействии излучения с S/jlty имеют нетепловую природу.
То обстоятельство, что значительная часть валентных электронов кремния находится в антисвязывающих состояниях во время действия лазерного импульса, приводит к "смягчению" ковалентних связей, удерживающих кластер как целое. Учитывая, что аморфная пленка oij IV4 представляет собой достаточно рыхлое образование, содержащее микропустоты, поры и т. д., появляется возможность перестройки кластера, при которой часть атомов кремния покидает кластер и занимает новое пространственное положение. Как следствие, кластер может перестраиваться, что приводит к увеличению концентрации Пул-Френкелевских центров.
