автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Особенности воздействия милли- и наносекундного лазерного излучения на полупроводниковые материалы твердотельной электроники

На правах рукописи

«-ч-ииЬ84 19

Гонов Султан Жумальдинович

ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ МИЛЛИ- И НАНОСЕКУНДНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

05 27 01 — Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нальчик - 2007

003058419

Работа выполнена в Кабардино-Балкарском государственном университете им X М Бербекова на кафедре физических основ микро- и наноэлектроники

Научный руководитель

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАЕН Кузнецов Геннадий Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Мустафаев Гасан Абакарович

кандидат физ -мат наук, доцент Осипов Юрий Васильевич

Ведущая организация

Новгородский филиал Федерального Государственного унитарного предприятия «Научно-исследовательский институт прецизионного приборостроения»

Защита состоится 26 мая 2007 г в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212 076 08 при Кабардино-Балкарском государственном университете им X М Бербекова по адресу 360004, г Нальчик, ул Чернышевского, 173, КБГУ, зал заседаний диссертационного совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Балкарского государственного университета им X М Бербекова

Автореферат разослан » апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Кармоков А М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы.

Лазерная техника в настоящее время получила признание как одно из наивысших научно-практических достижений человечества Лазеры имеют множество областей применения, среди которых особое место принадлежит лазерным технологиям в твердотельной электронике Технологические процессы, связанные с лазерным воздействием, протекают в экстремальных условиях чрезвычайно высокие температуры, громадные плотности мощности, сверхмалые области протекания процессов В лазерных микротехнологиях все эти факторы сочетаются одновременно

Применение лазерного излучения в технологических процессах изготовления твердотельных электронных приборов позволяет решить такие важные в практическом плане задачи, как формирование приповерхностных полупроводниковых слоев соответствующего качества, получение новых структурных модификаций кристаллов, изготовление приборных структур и другие

При формировании лазерными технологиями изделий микро- и нано-электроники возникает ряд структурных дефектов на поверхности кристаллов, таких как аморфизация приповерхностных слоев, дислокационные скопления, микротрещины, ячеистая структура, лунки отдельных проплавов, испарение легирующей примеси и другие, что отрицательно, в основном, влияет на параметры этих изделий

Образование структурных несовершенств при импульсном лазерном воздействии на полупроводники зависит от параметров излучения, управляя которыми можно получить качественные полупроводниковые слои

Исходя из этого, изучение закономерностей структурных изменений в поверхностном слое полупроводниковых материалов при воздействии милли-и наносекундного импульсного лазерного излучения является актуальной задачей для твердотельной электроники

Цель настоящей работы состоит в исследовании и получении новых данных по структурообразованию в поверхностных слоях материалов твердотельной электроники 81, Ос, ГпБЬ, СсГГе, СёБЬ, ЩТе под воздействием импульсного излучения неодимого и рубинного лазеров милли- и наносекунд-ной длительности

Достижение поставленной цели потребовало постановки и решения следующих задач

- создание аппаратуры и методик исследования динамики процессов, сопровождающих импульсное лазерное воздействие,

- исследование динамики процессов нагрева полупроводников импульсами лазерного излучения,

- выявление особенностей кристаллизации и морфологии поверхности полупроводниковых материалов в условиях импульсного лазерного воздействия,

- установление закономерностей перераспределения легирующих примесей в поверхностном слое полупроводников при лазерной обработке

Достоверность полученных результатов подтверждается соответствием результатов экспериментов аналитическим расчетам, использованием дублирующих методик для определения и измерения структурных и электрофизических параметров поверхностных слоев и гетероструктур

Научная новизна диссертационной работы определяется методами и подходами решения проблемы, а также следующими результатами, которые получены впервые

- морфология поверхности 81 и Ое определяется плотностью энергии импульсного лазерного излучения Однородно перекристаллизованные слои формируются только при превышении критической плотности энергии импульса,

- уменьшение микронапряжений в полупроводниковом соединении Сс1Те за счет применения двух лазеров с различными спектральными, энергетическими и временными характеристиками,

- закономерности процесса диссоциации полупроводникового соединения Н^Те при плотностях энергии лазерного излучения от 2 до 80 Дж/см2,

- зависимость образования ячеистой структуры и ее геометрии от давления остаточного газа в рабочей камере и параметров лазерного облучения При давлении ниже 10~4 Па ячеистая структура не образуется,

- зависимость распределения концентрации легирующей примеси (Оа, Бп, В1) в поверхностном слое и Ое от параметров лазерного воздействия При миллисекундном импульсе разделение примеси подчиняется закономерностям, характерным для равновесных условий, а при наносекундном — определяется возникновением неравновесных эффектов,

- формирование на поверхности Бх и Ое эпитаксиальных слоев с концентрацией электрически активной примеси, превышающей равновесную, при лазерном облучении милли- и наносекундными импульсами

Практическая значимость.

Разработанные аппаратура и методики импульсного лазерного воздействия на монокристаллические полупроводниковые материалы в милли- и наносекундном диапазонах позволяют получать поверхностные слои с заданными свойствами и структурным совершенством

Предложенные режимы лазерного воздействия на и Ое могут быть использованы для получения эпитаксиальных слоев толщиной 10-30 мкм кристаллизацией жидкой фазы, а также структур с заданными концентраци-

онными профилями распределения имплантированной примеси (Са, А§, В1, Бп) применительно к технологии дискретных полупровониковых приборов

Результаты данной работы внедрены в производство полупроводниковых приборов в ОАО СКБ «Элькор» Созданные установки, а также атлас микроструктур и морфологии поверхности полупроводниковых материалов, формирующихся после импульсного лазерного воздействия используются в учебном процессе на кафедрах Физических основ микро- и наноэлектроники Кабардино-Балкарского госуниверситета и Технологии материалов и сплавов Московского института стали и сплавов при проведении учебных занятий, а также при выполнении выпускных квалификационных работ и магистерских диссертаций студентами

Положения, выносимые на защиту.

1 Аппаратура и методики формирования монокристаллического поверхностного слоя материалов твердотельной электроники 81, Со, 1пБЬ, СсЙЬ, СсГГе, Н^Те путем милли- и наносекундного лазерного воздействия на поверхность

2 Зависимость дислокационной структуры монокристаллического слоя полупроводника от пространственно-временного распределения энергии лазерного излучения

3 Зависимость структуры микрорельефа и свойств поверхностного слоя полупроводников от параметров лазерного воздействия и давления остаточного газа

4 Зависимость концентрационного профиля имплантированной примеси в монокристаллических и Се от параметров импульса лазерного воздействия

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на ежегодных итоговых конференциях и семинарах по физике межфазных явлений, физике поверхности и проблемам микроэлектроники (Нальчик, КБГУ, 1998—2006), 2-й Всесоюзной научно-технической конференции «Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации» (Ленинград, 1984), У1-й Всесоюзной конференции по нерезонансному взаимодействию оптического излучения с веществом (Паланга, 1984), Всесоюзном координационном совещании «Материаловедение полупроводниковых соединений группы АИВУ» (Каменец-Подольский, 1984), Ш-ей и У1-й Международных научных конференциях «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2003, 2006) Международной конференции «Электромеханика, электротехнология и электроматериаловедение» (Алушта, 2003), И-м Международном семинаре «Теплофизи-ческие свойства веществ» (Нальчик, 2006)

Личный вклад автора Диссертантом созданы установки и методики импульсного лазерного воздействия на полупроводниковые материалы в

милли- и наносекундном диапазонах Автором проведены все эксперименты по воздействию лазерного излучения на исследованные материалы, обработаны результаты измерений и сделана их интерпретация В опубликованных в соавторстве статьях авторам принадлежат приблизительно равные доли Выводы по настоящей работе принадлежат автору.

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации представлены в 16 опубликованных работах, из которых 14 в центральной печати (в том числе 1 авторское свидетельство на изобретение, 3 научные статьи в академических журналах, из них 1 работа в журнале, рекомендованном ВАК для данной специальности) и 9 работ в трудах всесоюзных и международных научных конференций

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографического списка, включающего 110 наименований Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 7 таблиц

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель и поставлены задачи, решаемые в диссертации Приведены научная новизна, практическая значимость работы и положения, выносимые на защиту

В первой главе дан обзор известных данных по особенностям нагрева полупроводниковых материалов лазерным излучением Анализируются особенности нагрева материалов с учетом их теплопроводности, удельной теплоемкости и плотности Рассмотрены диффузионное и адиабатическое приближения тепловой модели взаимодействия лазерного излучения с полупроводниковыми материалами Отмечается, что в зависимости от энергии и длительности лазерных импульсов скорость нагрева и охлаждения поверхностных слоев составляет 108-1014 град/с, что необходимо учитывать при обосновании режимов модифицирования их параметров Рассмотрены возможности лазерных методов получения эпитаксиальных слоев и отжига полупроводниковых гетерокомпозиций Обсуждаются существующие проблемы твердофазной кристаллизации полупроводниковых слоев под действием лазерного излучения

Делается заключение, что при лазерном отжиге полупроводников импульсами длительностью 10~9~10~7 с (наносекундный диапазон) с энергией на уровне 1-5 Дж/см2 скорость охлаждения слоя составляет 1010 град /с и оказывается достаточной для твердофазного отжига слоя на монокристаллической подложке и устранения ряда структурных дефектов

Анализируются результаты работ по лазерным методам формирования новых структурных модификаций материалов

Завершается глава постановкой конкретных задач, решаемых в работе, и обоснованием выбора параметров лазерного излучения (рубин с длиной вол-

ны излучения 0,694 мкм и неодим с длиной волны 1,06 мкм) при длительности импульса от 10-9— 10-7 до 10-4— 10-2 с, при энергии в импульсе до 150 Дж, пиковая мощность до 100 МВт.

Вторая глава посвящена разработанным и используемым методикам и технике эксперимента по лазерному воздействию на полупроводниковые материалы Описаны конструкции лазерных установок, разработанных с учетом специфики проводимых экспериментов Рассмотрены методы управления параметрами лазерного излучения и способы лазерной лучевой обработки материалов, приведено описание аппаратуры и методики исследования динамики нагрева полупроводников лазерным излучением, дана методика исследования структуры кристаллов и определения профилей распределения примесей в облученных материалах

Описаны созданные установки с лазерами (рубин, длина волны 0,694 мкм, неодим, длина волны 1,06 мкм, гелий — неон, длина волны 0,488 мкм) Эти устройства позволяли выбирать оптимальные режимы излучения лазеров энергии 3-100 Дж/см2, длительности порядка 10~3 с, что обеспечивает формирование жидкой фазы на поверхности полупроводниковой пластины и позволяет оперативно изменять режим генерации, энергетические и временные параметры излучения Длительность импульса в экспериментах изменялась от 2 до 25 мс, расходимость пучка не превышала 25 мрад, максимальная энергия импульса составляла -150 Дж, а пиковая мощность — 100 МВт

Описана методика изучения динамики процессов нагрева, плавления и последующей кристаллизации, основанная на регистрации изменения интенсивности излучения He-Ne-лазвра, отраженного от поверхности полупроводника Техника эксперимента позволяла устанавливать образцы в зоне максимальной плотности энергии импульсного ОКГ Описана методика приготовления образцов полупроводников (германий, кремний, антимонид индия, антимонии кадмия, теллурид кадмия) для исследования Методика приготовления образцов включает получение скола монокристалла в вакууме перед лазерным облучением

В третьей главе приведены результаты исследований процессов нагрева полупроводников миллисекундными импульсами лазерного излучения

Временные характеристики нагрева и плавления исследованы на образцах германия по изменению интенсивности отраженного от поверхности зондирующего излучения гелий-неонового лазера

Нагрев и плавление поверхностного слоя кристаллов производились излучением неодимового лазера при плотностях энергии светового потока 10-80 Дж/см2 и длительности импульса 3,5 мс Облучение осуществлялось в вакууме ~4хЮ 4Па при предварительной температуре образцов 850-900 К

Зондирующий луч гелий-неонового лазера (>.=0,63 мкм) отражался от поверхности образца под углом ~1 рад

На рис 1 приведены типичные осциллограммы отраженного сигнала зондирующего лазера при различных плотностях энергии греющего излучения (а—е) и форма импульса греющего излучения (ж)

л_1_1_1-1_1-

_I_I_I_и

чГ

_и

_I_I_1_VI

0 12 3 4

Рис 1 Временные зависимости интенсивности отраженного зондирующего излучения при различных плотностях потока энергии греющего излучения Е (Дж/см2) а- 12, б- 25, в — 35, г - 44, д - 53, е - 66, а также импульс греющего излучения - ж

При плотностях энергии ниже порога плавления интенсивность отраженного излучения несколько возрастает из-за разогрева поверхностного слоя (рис 1, а) При плотностях энергии выше порога плавления германия наблюдается скачкообразное увеличение интенсивности отраженного излучения, обусловленное образованием жидкой фазы материала (рис 1, б—д) В этом случае изменение плотности энергии греющего излучения от порогового значения 30 до 60 Дж/см2 сопровождается увеличением времени существования жидкой фазы на поверхности полупроводника до 5 мс На всех осциллограммах непосредственно перед плавлением наблюдается уменьшение (до ~ 20 %) интенсивности отраженного излучения, что, связано с изменением характера

отражения с зеркального на диффузное вследствие возникновения локальных неоднородностей на поверхности образцов при температурах вблизи точки плавления Для миллисекундного режима работы лазеров характерно существование неоднородного распределения энергии излучения во времени, что обуславливает особенности кинетики плавления и перекристаллизации При энергиях, мало отличающихся от порога плавления, вследствие пространственно-временной неоднородности излучения плавление и перекристаллизация могут происходить несколько раз за время действия импульса (рис 1, б), что необходимо учитывать при рассмотрении сегрегационных эффектов Увеличение энергии излучения приводит к увеличению глубины проплавленной зоны Вид осциллограмм при этом изменяется (рис 1, в—<-))

Металлографические исследования облученных кристаллов показали, что при увеличении плотности светового потока от 30 до 60 Дж/см2 толщина перекристаллизованного слоя увеличивается от 2 до 20 мкм При этом граница раздела фаз, несмотря на наличие рельефа, связанного с действием сил поверхностного натяжения в расплаве, является плоской При дальнейшем увеличении энергии импульса происходит механическое разрушение образцов из-за больших термических напряжений Расчеты показывают, что в этом случае скорость нагрева достигает ~ 106 [рад/с Характерно, что растрескивание образцов происходит в начальной стадии действия импульса (рис 1, е) Время задержки момента плавления зависит от энергии лазерного импульса и начальной температуры образцов (рис 2, кривые /, 2)

« 20 30 АО "35 во

Рис 2 Временные характеристики процессов нагрева и плавления ве при воздействий лазерного излучения в зависимости от плотности энергии в импульсе /, 2 — задержка момента плавления ¡3 по отношению к началу импульса при Т0=950 и 800 К, соответственно, 3 4 — время существования жидкой фазы /„ на поверхности при

950 и 800 К, соответственно, 5 — средняя скорость нагрева ун поверхности от начальной температуры 800 К до плавления (1209 К)

Определенная из соотношения ¥ср =(Тт -Г0)//з средняя скорость нагрева слабо зависит от температуры Т0 и составляет для германия величину порядка 105 град /с

Рассмотрен механизм плавления элементарных полупроводников под воздействием импульсов излучения неодимового лазера, работающего в режиме свободной генерации Эксперименты проводились на полированных (механически и химически) образцах германия и кремния размерами 5x5x0,3 мм3, ориентированных в направлении <100> и <111>, собственного типа проводимости или легированных как донорными, так и акцепторными примесями до уровня 1015-1016 см-3 Облучение проводилось при различных уровнях подогрева образцов (80-800 К) на воздухе и в вакууме (~ 10 3 Па) Плотность светового потока лазерного излучения составляла 10-60 Дж/см2, длительность импульса изменялась в пределах 1,5-6 мс

Установлено, что объемные однородно перекристаллизованные слои образуются при облучении полупроводников импульсами с энергией выше некоторого порогового значения £п При Е<ЕП плавление носит локальный характер Необходимо отметить, что морфология поверхности зависит от начальной температуры образцов Го Среднее расстояние между местами локального оплавления при 7=80 К в полтора раза больше, чем при 7=300 К Наибольший эффект для целей интенсификации и оптимизации процессов лазерной обработки материалов достигается при совместном воздействии на полупроводники излучений от двух лазеров, работающих в различных спектральных, энергетических и временных режимах Особенности воздействия излучений рубинового и неодимового лазеров на СсГГе показаны на рис 3

Теллурид кадмия относится к веществам, не металлизирующимся в жидкой фазе и плавящимся по типу полупроводник — полупроводник Это свойство Сс1Те позволило исследовать динамику нагрева и плавления кристалла по временным зависимостям интенсивности излучения неодимового лазера, прошедшего через полупроводниковую пластину. При низких плотностях светового потока (~ 10 Дж/см2) излучение проходит через пластину теллурида кремния практически без поглощения Повышение плотности светового потока до 12 Дж/см2 сопровождается разогревом полупроводника При этом через 2 мс после начала облучения происходит заметное снижение интенсивности излучения, прошедшего через кристалл (рис 3, б) При высоких дозах облучения (90 Дж/см2) разогрев полупроводника сокращается до 1,5 мс, а через 2,5 мс происходит плавление поверхностного слоя кристалла (рис 3, <?) Порог плавления теллурида кадмия снижается с 90 до 14 Дж/см2 в случае

дополнительного фотовозбуждения облучаемой поверхности излучением ру-

Рис 3 Особенности нагрева СсГГе импульсным лазерным излучением, а — импульс неодимового лазера, б и в— излучение неодимового лазера, прошедшее через образец при £=12 и 90 Дж/см2, соответственно, г — импульс рубинового лазера, д — излучение неодимового лазера, прошедшее через образец при одновременном воздействии импульсов (а) и (г) и £=14 Дж/см2 Стрелками отмечено начало образования жидкой фазы

В четвертой главе рассмотрены закономерности кристаллизации полупроводников из жидкой фазы в условиях импульсного лазерного воздействия Исследования методами микрорентгеноспектрального и электронографиче-ского анализов показали, что воздействие миллисекундных импульсов лазерного излучения на нелегированные кристаллы СёБЬ в случае образования жидкой фазы материала не приводит к нарушению стехиометрии и монокристалличности образцов, и перекристаллизованные слои повторяют структуру материала до облучения, то есть происходит эпитаксиальный рост из жидкой фазы на собственной монокристаллической подложке.

Характерно, что в случае обработки легированного серебром Сс1БЬ импульсами миллисекундной длительности наблюдается значительная потеря легирующего элемента испарением через поверхность При миллисекундном лазерном воздействии на легированные кристаллы и Сс15Ь плоский фронт кристаллизации может оказаться неустойчивым, вследствие чего в перекристаллизованных слоях возникает ячеистая структура (рис 4), размеры ячеек которой зависят от скорости кристаллизации Возникновение ячеистой струк-

туры является следствием концентрационного переохлаждения расплава вдали от границы раздела жидкой и твердой фаз, а также наличием остаточного газа в рабочей камере.

Рис. 4 Ячеис тая структура поверхности перекристалл изованных слоев — 1 и Сс^Ь -— 2

В определенном диапазоне энергий лазерных Импульсов а расплавленном слое на поверхности кристалла возникают выступы диаметром 5-!-10 мкм и высотой !мкм, обусловленные силами поверхностного натяжения. Приповерхностные слои, не ре кристаллизованные из жидкой фазы при Е~7 Дж/см", неоднородны как по составу, гак и но толщине и характеризуются ячеистой структурой.

Анализ дислокационной структуры эпитаксиальйых слоев показал, что ее характер в слоях 5и Се и 1п8Ь существенно зависит от энергии лазерного импульса. При энергиях 22+28 Дж/сМ возникающие дислокации имеют ростовую природу. Отмечается возникновение напряжений, способствующих появлению дополнительных дислокаций. При энергий 30:50 Дж/см по всей глубине перекристаллизованных слоев 1,10^20 мкм) отмечается равномерное распределение дислокаций, плотность которых составляет — 10 см Наблюдается область пластической деформации за переплавленной зоной, плотность дислокаций в которой на г лубине примерно до 30 мкм постепенно убывает до исходной в меиокристаллических подложках.

В пятой главе приведены экспериментальные результаты по перераспределению легирующих примесей после лазерной обработки полупроводников.

Отмечено, что примеси после лазерного отжига занимают в кристаллической решетке, как правило, регулярные электрически активные положения и, следовательно, дают известный спектр энергетических уровней. При этом в зависимости от временных и энергетических режимов отжига возможно как сохранение начальных профилей распределения примесей, так и их полное перераспределение но слою. Такие Существенные различия в изменении концентрационных профилей обусловлены тем, что при переходе от твердотель-

ной перекристаллизации к кристаллизации через жидкую фазу коэффициенты диффузии легирующих примесей изменяются более, чем на 5-6 порядков (от 1(Ги-1(Г12 до 10~4-10~5 см2/с)

Кроме того, вследствие высоких скоростей движения фронта кристаллизации существенно возрастают пределы растворимости примесей При этом эффективный коэффициент сегрегации примесей может более чем на два порядка превысить значение коэффициента сегрегации в равновесных условиях Необходимо также отметить, что электрическая активация и растворимость примеси определяются режимами лазерного отжига, в первую очередь, временными характеристиками излучения

Исследование распределения примесей в перекристаллизованных слоях проводилось на образцах германия, легированных различной дозой примеси галлия Нагрев и плавление приповерхностного слоя образцов осуществлялись импульсами неодимового лазера длительностью 3,5 мс с плотностью энергии 40-50 Дж/см2 при температуре предварительного подогрева 900 К

Установлено, что в образцах германия примесь галлия распределена равномерно по всему объему После перекристаллизации слоя толщиной ~ 10 мкм на поверхности образцов Ос образуется тонкая пленка галлия, толщина которой зависит от степени легирования и составляет примерно 0,03 и 0,1 мкм для образцов с удельным сопротивлением 0,05 и 0,002 Ом см, соответственно Таким образом, в условиях миллисекундного лазерного воздействия на полупроводники при энергетических параметрах излучения, достаточных для плавления приповерхностных слоев, происходит процесс аналогичный процессу зонной очистки Кроме того, в случае использования лигатуры с высокой упругостью паров наблюдается не только оттеснение примесей на поверхность, но и ее практически полное испарение

При больших скоростях движения границы раздела жидкой и твердой фаз (~ 1 м/с), характерных для лазерного отжига импульсами наносекундного диапазона, проявляется ряд неравновесных эффектов

Неравновесность процессов перераспределения примесей при наносе-кундном лазерном воздействии проявляется и в зависимости от степени растворимости примесей от кристаллографической ориентации монокристаллической подложки

Рассмотрены целесообразные области применения лазерного воздействия для решения задач твердотельной электроники Перспективным является использование лазерного воздействия для рекристаллизации аморфных слоев кремния при создании эффективных каскадных солнечных элементов со структурой аморфный — поликристаллический кремний Многообещающим является применение лазерной эпитаксии твердых растворов на кремнии, а также получение монокристаллических областей методом графоэпитаксии на аморфных подложках

Основные результаты и выводы

1 Разработаны и созданы установки для лазерного облучения поверхности полупроводников (на рубине с длиной волны излучения 0,694 мкм и неодиме с длиной волны 1,06 мкм), а также методики, позволяющие оперативно изменять режим генерации, энергетические и временные параметры излучения в пределах длительности импульса от 10 до 25 мс при пиковой мощности до 100 МВт и энергии импульса до 150 Дж Разработана методика изучения динамики процессов нагрева и плавления приповерхностного слоя с последующей кристаллизацией, основанная на регистрации изменения интенсивности излучения Не-Ые-лазера, отраженного от поверхности образца

2 Выявлены особенности изменения характеристик поверхностных слоев полупроводниковых монокристаллических материалов (Si, Ge, CdSb, InSb, CdTe, HgTe) с различным типом примесей и степенью их легирования, подвергнутых лазерному облучению, заключающиеся в возможности модифицирования их структуры и свойств

3 Установлено скачкообразное увеличение интенсивности отраженного лазерного излучения, связанное с появлением жидкой фазы На основании закономерностей изменения интенсивности отраженного излучения выявлено, что за время действия импульса процессы плавления и перекристаллизации могут происходить многократно

4 Показано, что при миллисекундном лазерном нагреве с плотностью потока энергии импульса на уровне 20-40 Дж/см2 глубина расплавленного поверхностного слоя находится на уровне 10—30 мкм, а время существования жидкой фазы составляет миллисекунды Экспериментальные и расчетные результаты удовлетворительно согласуются друг с другом

5 Установлено, что при миллисекундном импульсном лазерном воздействии на полупроводниковые материалы (Si, Ge, CdSb, InSb, CdTe, HgTe) формируется либо однородная, либо ячеистая структура с неоднородным рельефом поверхности Формирование ячеистой структуры происходит в случае возникновения фронта кристаллизации, обусловленного неустойчивостью градиента температуры в расплавленной зоне и в переходной области расплав — твердая фаза Теоретические расчеты размеров ячеек согласуются с экспериментальными данными.

6 Установлено, что дислокационная структура перекристаллизованных эпитаксиальных слоев (Si, Ge, InSb) зависит от плотности потока энергии лазерного импульса При относительно небольшой плотности энергии (10-20 Дж/см2) дислокационная структура определяется пространственно-временной неоднородностью распределения энергии излучения При энергиях (22-28 Дж/см2) возникающие дислокации имеет ростовую природу

7 Показано, что в зависимости от длительности импульса лазерного воздействия изменяется концентрационный профиль легирующей примеси

(ва, Бп, В1) в монокристаллическом кремнии и германии В миллисекундном диапазоне облучения распределение примесей в поверхностном слое соответствует квазиравновесным условиям кристаллизации расплавленной зоны В наносекундном диапазоне кристаллизация соответствует неравновесным процессам, что приводит к возникновению ячеистой структуры, стенки которой формируются из примесных атомов Размер ячеек может изменяться от 10 до 90 нм в зависимости от скорости перекристаллизации

8 Показана возможность получения перекристаллизованных монокристаллических слоев площадью до 2000 мкм2 на поверхности монокристаллических подложек Ое, 1пБЬ, Сс18Ь, легированных ионной имплантацией Милли- и наносекундное лазерное воздействие с плотностью энергии до 80 Дж/см2 в вакууме не хуже Ю-4 Па обеспечивает концентрацию легирующей примеси выше равновесной и ее электрическую активность

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Кияк С Г, Шухостанов А К , Савицкий Г В , Гонов С Ж , Гафий-чук В В Динамика перекристаллизации и перераспределения примесей в полупроводниках при миллисекундном лазерном воздействии // Физика и техника полупроводников 1984, т 18, вып 8 С 1446—1449

2 Савицкий Г В , Кияк С Г , Гонов С Ж Динамика процессов нагрева полупроводников миллисекундными импульсами лазерного излучения / Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по нерезонансному взаимодействию оптического излучения с веществом Паланга, 1984 С 72

3 Кияк С Г , Савицкий Г В , Бончик А Ю , Гонов С Ж Сегрегационные явления при импульсном лазерном воздействии на полупроводники / Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по нерезонансному взаимодействию оптического излучения с веществом Паланга, 1984 С 63

4 Кияк С Г, Савицкий Г В , Гафийчук В В , Гонов С Ж Лазерная жидко-фазная эпитаксия полупроводников АПВУ / VI Всесоюзное координационное совещание «Материаловедение полупроводниковых соединений группы АПВУ» / Каменец-Подольский, 1984 С 57—59

5 Кияк С Г, Савицкий Г В , Гафийчук В В , Гонов С Ж Возможности лазерных методов эпитаксии и отжига полупроводников / Труды 2 Всесоюзной научно-технической конференции «Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации» Л ЛЭТИ им В И Ленина, 1984, С 4

6 Гонов С Ж Сгруктурные несовершенства в полупроводниковых слоях, возникающие под действием лазерного излучения / Физика межфазных явленийю Сборник научных трудов Нальчик КБГУ, 1984 С 45-50

7 Кияк С Г, Савицкий Г В , Шухостанов А К , Гонов С Ж , Пляцко Г В , Котлярчук Б К , Гафийчук В. В Способ обработки полупроводниковых пластин А с СССР№ 1220510 1985

8 Гафийчук В В , Кияк С Г, Савицкий Г В , Пляцко Г В , Гонов С Ж Динамика нагрева, плавления и перекристаллизации полупроводников мил-лисекундными импульсами лазерного излучения // Известия АН СССР Серия физическая 1985, т 49, № 4 С 769—772

9 Кияк С Г , Бончик А Ю , Гафийчук В В , Гонов С Ж , Южанин А Г Анизотропное плавление полупроводников под действием импульсного лазерного излучения // Доклады АН УССР. Серия А Физико-математические науки 1987, №5 С 61—65

10 Гонов С Ж, Кузнецов Г Д Кристаллизация полупроводников из жидкой фазы в условиях лазерного воздействия / Труды V международной конференции «Электромеханика, электротехнология и элекгроматериалове-дение» Ч 1 Алушта, 2003 С 151—-152

11 Гонов С Ж, Кузнецов Г Д Особенности диссоциации полупроводниковых соединений под действием импульсного лазерного излучения / Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии III Международная научная конференция Кисловодск, 2003 С 72—73

12 Гонов С Ж, Кузнецов Г Д, ТешевР Ш, Курочка С П Перераспределение легирующих примесей в полупроводниках после лазерной обработки / Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии IV Международная научная конференция Кисловодск, 2004, С 149—151

13 Гонов С. Ж , Кузнецов Г Д , Тешев Р Ш Морфология поверхности пере-кристализованых слоев под действием лазерного излучения / Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии VI Международная научная конференция Кисловодск — Ставрополь, 2006 С 208—210

14 Гонов С Ж, Кузнецов Г Д, ТешевР Ш Возможности ориентированной кристаллизации полупроводников и распределение примеси под действием миллисекундных лазерных импульсов / Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии VI Международная научная конференция Кисловодск — Ставрополь, 2006, С 210—212

15 Гонов С Ж , Кузнецов Г Д, Тешев Р III, Тешева М С Модельное представление о перераспределении примеси в элементарных полупроводниках при лазерной обработке / Твердотельная электроника и микроэлектроника Сборник научных трудов Воронеж ВГТУ, 2006 С 100—111

16 Кузнецов Г Д, ТешевР Ш, Сафаралиев Г К, БилаловБА, Сима-кин С Б , Гонов С Ж 5 Кумахов А М , Демченкова Д Н Структурные, фазовые и морфологические изменения в поверхностных слоях материалов электронной техники при низкоэнергетических внешних воздействиях / Труды II Международного семинара «Теплофизические свойства веществ» Нальчик КБГУ, 2006 С 121—127

Лицензия ПД № 00816 от 18 10 2000 г

Сдано в набор 23 04 07 Подписано в печать 24 04 07 Гарнитура Тайме Печать трафаретная Формат 60х84'/16 Бумага писчая Уел пл 1 Тираж 100 Заказ № 987

Типография ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия» 360004 г Нальчик, ул Гарчокова, 1а

Введение.

1. Тепловая модель нагрева полупроводников лазерным излучением.

1.1. Возможности лазерных методов эпитаксии и отжига полупроводников.

1.2. Твердофазная кристаллизация полупроводниковых слоев под действием лазерного излучения.

1.3. Лазерная жидкофазная кристаллизация полупроводников.

1.4. Лазерные методы формирования новых структурных модификаций материалов.

Актуальность работы'. Доминирующим физическим механизмом, определяющим характер изменения свойств сильнопоглощающих сред при взаимодействии с мощным электромагнитным излучением, является нагрев вещества при поглощении энергии излучения. Именно с тепловыми явлениями связаны процессы импульсного лазерного отжига.

Лазерная техника в настоящее время получила признание как одно из наивысших научно-практических достижений человечества. Лазеры имеют множество областей применения, среди которых особое место принадлежит лазерным технологиям в твердотельной электронике. Технологические процессы, связанные с лазерным воздействием, протекают в экстремальных условиях: чрезвычайно высокие температуры, громадные плотности мощности, сверхмалые области протекания процессов. В лазерных микротехнологиях все эти факторы сочетаются одновременно.

Применение лазерного излучения в технологических процессах изготовления твердотельных электронных приборов позволяет решить такие важные в практическом плане задачи, как формирование приповерхностных полупроводниковых слоев соответствующего качества, получение новых структурных модификаций кристаллов, изготовление приборных структур и другие.

При формировании лазерными технологиями изделий микро- и на-ноэлектроники возникает ряд'структурных дефектов на поверхности кристаллов, таких как аморфизация приповерхностных слоев, дислокационные скопления, микротрещины, ячеистая структура, лунки отдельных проплавов, испарение легирующей примеси и другие, что отрицательно, в основном, влияет на параметры этих изделий.

Образование структурных несовершенств при импульсном лазерном воздействии на полупроводники зависит от параметров излучения, управляя которыми можно получить качественные полупроводниковые слои.

Исходя из этого, изучение закономерностей структурных изменений в поверхностном слое полупроводниковых материалов при воздействии милли- и наносекундного импульсного лазерного излучения является актуальной задачей для твердотельной электроники.

Цель настоящей работы состоит в исследовании и получении новых данных по структурообразованию в поверхностных слоях материалов твердотельной электроники Si, Ge, InSb, CdTe, CdSb, HgTe под воздействием импульсного излучения неодимого и рубинного лазеров милли- и на-носекундной длительности.

Для достижения поставленной цели потребовало постановки и решения следующих задач: создание аппаратуры и методик исследования динамики процессов, сопровождающих импульсное лазерное воздействие; исследование динамики процессов нагрева полупроводников импульсами лазерного излучения; выявление особенностей кристаллизации и морфологии поверхности полупроводниковых материалов в условиях импульсного лазерного воздействия; установление закономерностей перераспределения легирующих примесей в поверхностном слое полупроводников при лазерной обработке.

Научная новизна диссертационной работы определяется методами и подходами решения проблемы, а также следующими результатами, которые получены впервые:

- морфология поверхности Si и Ge определяется плотностью энергии импульсного лазерного излучения. Однородно перекристаллизованные слои формируются только при превышении критической плотности энергии импульса;

- уменьшение микронапряжений в полупроводниковом соединении CdTe за счет применения двух лазеров с различными спектральными, энергетическими и временными характеристиками;

- закономерности процесса диссоциации полупроводникового соединения HgTe при плотностях энергии лазерного излучения от 2 до 80 Дж/см2;

• - зависимость образования ячеистой структуры и ее геометрии от давления остаточного газа в рабочей камере и параметров лазерного облучения. При давлении ниже 10~4 Па ячеистая структура не образуется;

- зависимость распределения концентрации легирующей примеси (Ga, Sn, Bi) в поверхностном слое Si и Ge от параметров лазерного воздействия. При миллисекундном импульсе распределение примеси подчиняется закономерностям, характерным для равновесных условий, а при наносе-кундном — определяется возникновением неравновесных эффектов;

- формирование на поверхности Si и Ge эпитаксиальных слоев с концентрацией электрически активной примеси, превышающей равновесную, при лазерном облучений милли- и наносекундными импульсами.

Полученные результаты могут иметь применения на практике. Разработанные аппаратура и методики импульсного лазерного воздействия на монокристаллические полупроводниковые материалы в милли- и нано-секундном диапазонах позволяют получать поверхностные слои с заданными свойствами и структурным совершенством.

Предложенные режимы лазерного воздействия на Si и Ge могут быть использованы для получения эпитаксиальных слоев толщиной 1СН-30 мкм кристаллизацией жидкой фазы, а также структур с заданными концентрационными профилями распределения имплантированной примеси (Ga, Ag, Bi, Sn) применительно к технологии дискретных полупроводниковых приборов.

Результаты данной работы внедрены в производство полупроводниковых приборов в ОАО СКБ «Элькор» (см. приложение). Созданные установки, а также атлас микроструктур и морфологии поверхности полупроводниковых материалов, формирующихся после импульсного лазерного воздействия используются в учебном процессе на кафедрах Физических основ микро- и наноэлектроники Кабардино-Балкарского госуниверситета и Технологии материалов электроники Московского института стали и сплавов при проведении учебных занятий, а также при выполнении выпускных квалификационных работ и магистерских диссертаций студентами.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методики формирования монокристаллического поверхностного слоя материалов твердотельной электроники Si, Ge, InSb, CdSb, CdTe, HgTe путем милли- и наносекундного лазерного воздействия на поверхность.

2. Зависимость дислокационной структуры монокристаллического слоя полупроводника от пространственно-временного распределения энергии лазерного излучения.

3. Зависимость структуры микрорельефа и свойств поверхностного слоя полупроводников от параметров лазерного воздействия и давления остаточного газа.

4. Зависимость концентрационного профиля имплантированной примеси в монокристаллических Si и Ge от параметров импульса лазерного воздействия.

выводы

1. Разработаны и созданы установки для лазерного облучения поверхности полупроводников (на рубине с длиной волны излучения 0,694 мкм и неодиме с длиной волны 1,06 мкм), а также методики, позволяющие оперативно изменять режим генерации, энергетические и временные параметры излучения в пределах длительности импульса от 25 не до 10 мс при пиковой мощности до 100 МВт и энергии импульса до 150 Дж. Разработана методика изучения динамики процессов нагрева и плавления приповерхностного слоя с последующей кристаллизацией, основанная на регистрации изменения интенсивности излучения Не-Ые-лазера, отраженного от поверхности образца.

2. Выявлены особенности изменения характеристик поверхностных слоев полупроводниковых монокристаллических материалов (Si, Ge, CdSb, InSb, CdTe, HgTe) с различным типом примесей и степенью их легирования, подвергнутых лазерному облучению, заключающиеся в возможности модифицирования их структуры и свойств.

3. Установлено скачкообразное увеличение интенсивности отраженного лазерного излучения, связанное с появлением жидкой фазы. На основании закономерностей изменения интенсивности отраженного излучения выявлено, что за время действия импульса процессы плавления и перекристаллизации могут происходить многократно.

4. Показано, что при миллисекундном лазерном нагреве с плотнол стыо потока энергии импульса на уровне 20-40 Дж/см глубина расплавленного поверхностного слоя находится на уровне 10-30 мкм, а время существования жидкой фазы составляет ~1 мс. Экспериментальные и расчетные результаты удовлетворительно согласуются друг с другом.

5. Установлено, что при миллисекундном импульсном лазерном воздействии на полупроводниковые материалы (Si, Ge, CdSb, inSb, CdTe, HgTe) формируется либо однородная, либо ячеистая структура с неоднородным рельефом поверхности. Формирование ячеистой структуры происходит в случае возникновения фронта кристаллизации, обусловленного неустойчивостью градиента температуры в расплавленной зоне и в переходной области расплав — твердая фаза. Теоретические расчеты размеров ячеек согласуются с экспериментальными данными.

6. Установлено, что дислокационная структура перекристаллизованных эпитаксиальных слоев (Si, Ge, InSb) зависит от плотности потока энергии лазерного импульса. При относительно небольшой плотности л энергии (10-К20 Дж/см ) дислокационная структура определяется пространственно-временной неоднородностью распределения энергии излучения. При энергиях 22-^-28 Дж/см возникающие дислокации имеет ростовую природу.

7. Показано, что в зависимости от длительности импульса лазерного воздействия изменяется концентрационный профиль легирующей примеси (Ga, Sn, Bi) в монокристаллическом кремнии и германии. В миллисекунд-ном диапазоне облучения распределение примесей в поверхностном слое соответствует квазиравновесным условиям кристаллизации расплавленной зоны. В наносекундном диапазоне кристаллизация соответствует неравновесным процессам, что приводит к возникновению ячеистой структуры, стенки которой формируются из примесных атомов. Размер ячеек может изменяться от 10 до 90 нм в зависимости от скорости перекристаллизации.

8. Показана возможность получения перекристаллизованных монокристаллических слоев площадью до 2000 мкм на поверхности монокристаллических подложек Si, Ge, InSb, CdSb, легированных ионной имплантацией. Милли- и наносекундное лазерное воздействие с плотностью энер

2 -4 гии до 80 Дж/см в вакууме не хуже 10 Па обеспечивает концентрацию легирующей примеси выше равновесной и ее электрическую активность.

1. Laser-Solid 1.teractions and laser Processing. / Ed. by S. D. Ferris, H. J. Leamy, J. M. Poate New-York: AIP, 1979. 685 p.

2. Laser and Electron-Beam Processing of Materials. / Ed. by C. W. White and P. S. Peercy. New-York: Academic Press, 1980. 769 p.

3. Новицкий M. Лазеры в электронной технологии и обработке материалов. М.: Машиностроение, 1981. 152 с.

4. Laser and Electron-Beam Solid Interactions and Materials Processing. / Ed. by J. F. Gibbons, L. D. Hess, T. W. Sigmon. New-York: North-Holland, 1981.631 p.

5. Двуреченский А. В., Качурин Г. А., Нидаев E. В., СмирновЛ. С. Импульсный отжиг полупроводниковых материалов. М.: Наука, 1982. 208 с.

6. Laser and Electron-Beam Interactions with Solids. / Ed. by B. R.Appleton, G. K. Celler. New-York: North-Holland, 1982. 801 p.

7. Bloembergen N. Fundamentals of laser-solid interactions. In: Applications of lasers in materials processing; Proceedings of the Conference. American Society for Metals, 1979. P. 1—11.

8. Казанцев С. Г. Лазерная стойкость перспективных материалов силовой ИК-оптики. // Известия ВУЗов. Физика, 1998, т. 41, № 10. С. 68-84.

9. White С. W., Narayan J., Young R. Т. Laser Annealing of Ion-Implanted Semiconductors. // Science, 1979, v. 204, № 4392. P. 461-468.

10. Bell A. E. Review and analysis of laser annealing. // RCA Review, 1979, v. 40, № 9. P. 295—338.

11. Van Vechten T. A., Tsu R., Saris F. W. Nonthermal pulsed annealing of Si.: Plasma annealing. // Phys. Lett., 1979, v. 74 A, № 6. P. 422—426.

12. Bertolotti M., Vitali G., Rimini E., Foti G. Structure transition in amorphous Si under laser irradiation. // J. Appl. Phys., 1979, v. 51, № 1. P. 259—265.

13. AustonD. II., Golovchenko J. A., Smith P. R., SurkoC. M., Venkate-san T. N. C. Cw argon laser annealing of ion-implanted silicon. // Appl. Phys. Lett., 1978, v. 33, № 6. P. 539—541.

14. Williams J. S., Brown W. L., Poate J. M. Channeling analysis of cw argon leaser annealed, As+-implanted Si. In: Laser-solid interactions and laser processing. N.-Y.: Amer. Inst. Phys., 1979. P. 399—404.

15. Хайбуллин И. Б., Штырков Е. И., Зарипов М. М. и др. О коэффициенте использования внедренной примеси при лазерном отжиге ионно-легированных слоев на кремнии. // Физика и техника полупроводников, 1977, т. 11, № 2. С. 330—334.

16. Geller H.-D., Gotz G., Klinge К. D., Triem N. Investigation of laser induced diffusion and annealing processes of As implanted Si crystal. // Phys. status solidi (a), 1977, v. 41, № 2, P. 1171—1173.

17. Krynicki J., Suski J., Ugniewski S. et. all. Laser Annealing of As Implanted Si. // Phys. Lett., 1977, v. 61 A, № 3. p. 181—182.

18. КачуринГ. А., Придании H. Б., Смирнов JI. С. Отжиг радиационных дефектов импульсным лазерным облучением. // Физика и техника полупроводников, 1975, т. 9, № 7. С. 1428.

19. Штырков Е. И., Хайбуллин И. Б., Зарипов М. М., Галятудинов М. Ф., Баязитов Р. М. Локальный лазерный отжиг ионно-легированных полупроводниковых слоев. // Физика и техника полупроводников, 1975, т. 9, № 10. С. 2000.

20. Gat A., GibbsonJ.F., MageerT. J., PengL., Deline V. R., Williams P., Evans C. A. // Appl. Phys. Lett., 1978, v. 32. P. 776.

21. Андреева Е. Д, Джумамухамбетов Н. Г., Дмитриев А. Г. Термический отжиг кристаллов GaAs, модифицированных лазерным излучением. // Физика и техника полупроводников, 1991, т. 25, № 9. С. 2275—2278.

22. Кияк С. Г., Савицкий Г. В. Формирование р-я-переходов на р-Ge мил-лисекундными импульсами лазерного излучения. // Физика и техника полупроводников, 1984, т. 18, № 11. С. 1958—1963.

23. Абдуллаев Г. Б., Искандерзаде 3. А., Джафарова Э. А, и др. Образование полупроводниковых гетероструктур излучением лазера. // Физика и техника полупроводников, 1978, т. 12, № 11. С. 2275—2278.

24. Качурин Г. А., Ловягин Р. Н., Нидаев Е. В., Романов С. И. Эпитакси-альная кристаллизация слоев GaP на Si наносекундными лазерными импульсами. // Физика и техника полупроводников, 1980, т. 14, вып. 3. С. 460—463.

25. Кияк С. Г., ПляцкоГ. В., МойсаМ. И., ПаливодаИ. П. Сплавление полупроводников с помощью лазерного излучения и формирование гетеропереходов. // Физика и техника полупроводников, 1980, т. 14, № 7. С. 1430—1432.

26. Young R. Т., Narayan J. Laser annealing of diffusion-induced imperfections in silicon. // Appl. Phys. Lett., 1978, v. 33, № 1. P. 14—16.

27. Александров JI. H. Кинетика кристаллизации и перекристаллизации полупроводниковых пленок. Новосибирск: Наука, 1985. 224 с.

28. Пляцко С.В. Модулированная лазерным излучением эпитаксия теллу-рида свинца. // Физика и техника полупроводников, 1998, т. 32, № 3. С. 299—302.

29. Gat A., Gerzberg L., Gibbons J. F., Magee Т. J., Peng J., Hong J. D. Cw laser anneal of polycrystalline silicon: Crystalline structure, electrical properties. // Appl. Phys. Lett., 1978, v. 33, № 8. P. 775—778.

30. Biegelsen D. E., Johnson N. M., Bartelink D. J., Moyer W. D. Laser-induced crystallization of silicon islands on amorphous substrates: Multilayer structures. //Appl. Phys. Lett, 1981, v. 38, №. 3.P. 150—152.

31. Stultz T. J., Gibbons J. F. The use of beam Shaping to Achive large-graine cw laser-recrystallized polysilicon on amorphous substrates. // Appl. Phys. Lett., 1981, v 39 № 6. P. 498—500.

32. Kawamura S., Sakurai J., Nakano M., Takagi M. Recrystallization of Si on amorphous substrates by doughnut-shaped cw Ar laser beam. // Appl. Phys. Lett., 1982, v 40 № 5. P. 394—395.

33. Poate J. M., Bean J. C., / Epitaxy of deposited Silicon. N.-Y.: Academic Press, 1982. P. 247—280.

34. Лебедев Э. А., Цэндин К. Д. Фазовые переходы, происходящие в халькогенидпых стеклообразных полупроводниках при воздействии на них импульсами электрического поля и лазерного излучения. // Физика и техника полупроводников, 1998, т. 32, № 8. С. 939—943.

35. Пляцко С. В. Модулированная лазерным излучением эпитаксия тел-лурида свинца. // Физика и техника полупроводников, 1998, т. 32, № 3. С. 299—302.

36. Пляцко С. В., Бергуш Н. Н. Лазерная эпитаксия гетероструктур HgCdTe/Si. // Физика и техника полупроводников, 2001, т. 35, вып. 4. С. 387—389.

37. Зуев 3. А., Литовченко В. Г., Сукач Г. А., Торчун Н. М. О влиянии лазерного облучения на структурные и электрические характеристикиповерхности кремния. // Украинский физический журнал, 1976, т. 21, № 6. С. 752—754.

38. Zehner D. М., White С. W., Ownby G. W., Christie W. Н. Silicon surface structure and surface impurities after pulsed laser annealing. In: Laser and electron beam processing of materials N.-Y.: Academic Press, 1980. P. 201—207.

39. Ownby G. W., White C. W., Zehner D. M. Method using laser irradiation for the production of atomically clean crystalline silicon and germanium surfaces. US patent № 4292093. 1981.

40. Кияк С. Г. Гетеропереход на основе антимонида кадмия. // Украинский физический журнал, 1977, т. 22, № 7. С. 1220—1222.

41. Poate J. М. Metastable surface alloys. In: laser and Electron Beam Processing of Materials. N.-Y.: Academic Press, 1980. P. 691—701.

42. Leamy H. J., Bean J. C., Poate J. M., Celler G. K. Nonequilibrium incorporation of impurities during rapid solidification. // J. Gryst. Growth, 1980, v. 48, №3. P. 379—382.

43. Harrison H. В., Williame J. S. Ohmic contacts produced by laser beams to indium implanted into and indium deposited onto GaAs. In: laser and electron beam processing of materials. N.-Y.: Academic Press, 1980. P. 481— 486.

44. Товстюк К. Д., Пляцко Г. В., Орлецкий В. Б., Кияк С. Г. Способ изготовления р-п переходов. Авторское свидетельство СССР № 555761, 1975.

45. Курило И. В., Кияк С Г., Паливода И. П. Воздействие импульсного лазерного излучения на теллурид ртути. // Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1982, т. 18, №6. С. 935—938.

46. Кияк С Г. Изменение физических свойств и структуры полупроводников под действием импульсного лазерного излучения. // Известия АН СССР. Физика, 1982, т. 46, № б.С. 1090—1096.

47. Товстюк К. Д., Пляцко Г. В., Орлецкий В. Б., Кияк С. Г., Бобиц-кий Я. В. Особенности взаимодействия мощного лазерного излучения с твердым раствором Pbo^Sno^Te. Украинский физический журнал, 1976, т. 21, №4. С. 531-534.

48. Товстюк К. Д., Пляцко Г. В., Орлецкий В. Б., Кияк С. Г., Бобиц-кий Я. В. Образование р-п- и я-р-переходов в полупроводниках излучением лазера. // Украинский физический журнал, 1976, т. 21, № 11.1. C.I9I8—1920.

49. Пляцко Г. В., Савицкий В. Г., Луцив Р. В., Дружинин А. А., Котляр-чук Б. К., Кияк С. Г. Инверсия типа проводимости в сплавах п-CdjHg^Te при воздействии импульсного лазерного излучения. // Доклады АН УССР, серия А, 1978, № 7. С. 645—648.

50. Кияк С. Г., Савицкий Г. В., Василькова В. В., Попков А. Н., Кеворков М. Н. Формирование р-п переходов на w-InSb импульсным лазерным излучением. // Физика и техника полупроводников, 1982, № 11. С. 2046—2048.

51. Товстюк К. Д., Пляцко Г. В., Данилевич О. И., Кияк С. Г., Бобиц-кий Я. В. Фоточувствительный /?-я-переход на основе CdSb, слабо легированного теллуром. // Украинский физический журнал, 1976, т. 21, № 3, С. 496—499.

52. Бабенцов В. Н., Табаев Н. И. Фотолюминесценция рекристаллизован-. ного наносекундным лазерным облучением теллурида кадмия. // Физика и техника полупроводников, 1998, т. 32, № 1. С. 32—35.

53. Ахроменко Ю. Г., Билинский Ю. М., Варшава С. С., Кияк С. Г. Воздействие импульсного лазерного излучения на свойства нитевидныхкристаллов ZnTe. // Известия АН СССР. Неорганические материалы, 1983, т. 19, №4. С. 570—572.

54. Turner G. В., Tarrant D., Pollock G., Pressley R., Press R. Solar cells made by laser-induced diffusion directly from phosphine gas. // Appl. Phys. Lett., 1981, v. 39, № 12. P. 967—969.

55. Кияк С. Г., Раренко И. М., Пляцко Г. В., Василькова В. В., Семизо-ров А. Ф. Способ локального легирования полупроводниковых пластин. Авторское свидетельство СССР, кл. H01L 21/268, приоритет от 31.03.1981 г.

56. Гафийчук В. В., Кияк С. Г, Пляцко Г.В. // Украйнский физический журнал. 1984, т. 29. С. 1066.

57. AustonD.H., SurkoC.M., Venkatesan Т. N. С., SlusherR. Е., Golov-chenko J. A. Time-resolved reflectivity of ion-implanted silicon during laser annealing. //Appl. Phys. Lett., 1978, v. 33, № 5. P. 437—440.

58. Auston D. H., Golovchenko J. A., Simon A. L., Slusher R. E., Smith P. R., Surko С. M., Yenkatesan T. N. C. Dynamics of laser annealing. In: Laser-solid interaction and laser processing. N.-Y., 1979. P. 11—26.

59. Качурин Г. А., НидаевЕ. В. Об эффективности отжига имплантированных слоев миллисекундными лазерными импульсами. // Физика и техника полупроводников, 1977, т. 11, № 10. С. 2012—2014.

60. Миркин JI. И. Физические основы обработки материалов лучами лазера. М.: Издательство Московского университета, 1975. 384 с.

61. Савицкий Г. В., Кияк С. Г., Гафийчук В. В., Нарольский А. Ф. Кинетика процессов нагрева полупроводников миллисекундными импульсами лазерного излучения. // Украинский физический журнал, 1985, т. 30, №2. С. 260—263.

62. Гонов С. Ж. Структурные несовершенства в полупроводниковых слоях, возникающие под действием лазерного излучения. / Физика межфазных явлений. Сборник научных трудов. Нальчик: КБГУ, 1984. С. 45-50.

63. Гафийчук В. В. Неустойчивость температуры при однородном нагреве полупроводников импульсным длинноволновым излучением. // Физика и техника полупроводников, 1984, т. 26, № 7. С. 2230-2231.

64. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: ВШ, 1967. 600 с.

65. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.

66. Жвавый С. П., Ивлев Г. Д., Садовская О. J1. Моделирование фазовых переходов, инициируемых в арсениде галлия комбинированным воздействием лазерного излучения. //ЖТФ, 2001, т. 71, № 1. С. 62—65.

67. Кокорин С. А., Комолов В. Л., Либенсон М .II. Особенности фотовозбуждения и распределения температуры в полупроводнике при встречном двухчастотном воздействии. // Письма в ЖТФ, 1982, т. 8, № 9. С. 513—517.

68. Бонч-Бруевич А. М., Комолов В. Л., Либенсон М. II. Нелинейные оптические эффекты в полупроводниках при интенсивном двухчастотном воздействии. //Письма в ЖТФ, 1979, т. 5, № 24. С. 1523—1527.

69. Пляцко Г. В, Кияк С. Г, Семизоров А. Ф, Мойса М. И. Формирование р-п в антимониде кадмия под действием лазерного излучения. Физика и техника полупроводников, 1980, т. 14, № 2. С. 404—406.

70. Narayan J., White C. W. Melting by Pulsed Laser Irradiation. In.: laser and Electron Beam Processing of Materials. N.-Y.: Academic Press, 1980. P. 65—70.

71. Качурин Г. А., Нидаев E. В., Данюшкина H. В. Отжиг дефектов нано-секундными лазерными импульсами после внедрения малых доз ионов. // Физика и техника полупроводников, 1980, т. 14, № 4. С. 656— 660.

72. Кияк С. Г., Савицкий Г. В., Шухостанов А. К., Гонов С. Ж., Пляцко Г. В., Котлярчук Б. К., Гафийчук В. В. Способ обработки полупроводниковых пластин. Авторское свидетельство СССР № 1220510. 1985.

73. Schwuttke G. Н., Howard J. A., Ross R. F. Methods of Producing Single Crystals on Supporting Substrates. Patent US № 3585088. 1971.

74. Marquart С. L., Glailant J. F. Flash melting method for producing new impurity distributions in solids. US Patent 3940289. 1976.

75. Кияк С. Г., Раренко И. М., Пляцко Г. В., Василькова В. В., Семизо-ров А. Ф. Способ локального легирования полупроводниковых пластин. Авторское свидетельство СССР № 1029790. 1981.

76. Кияк С. Г., Бончик А. Ю., Гафийчук В. В., Гонов С. Ж., Южанин А. Г. Анизотропное плавление полупроводников под действием импульсного лазерного излучения. // Доклады АН УССР. Серия А. Физико-математические науки. 1987, № 5. С. 61—65.

77. Foti G. Laser-induced epitaxy in ion-implanted and deposited amorphous layers. In.: Laser and electron beam processing of materials. N.-Y., Academic Press, 1980. 168—182.

78. Кияк С. Г., Бончик А. Ю., Гафийчук В. В., Южанин А. Г. Формирование регулярного рельефа на поверхности полупроводников под действием миллисекундных лазерных импульсов. // Украинский физический журнал, 1987, т. 32, № 7. С 1079—1083.

79. Гафийчук В. В., Кияк С. Г., Савицкий Г. В., Пляцко Г. В., Гонов С. Ж. Динамика нагрева, плавления и перекристаллизации полупроводников миллисекундными импульсами лазерного излучения. // Известия АН СССР. Физика, 1985, т. 49, № 4. С. 769—772.

80. Cullis A. G., HurleD.T.J., Webber Н. С. et al. Growth interface breakdown during laser recrystallization from the melt. // Appl. Phys. Lett., 1981, v. 38, №8. C. 642—645.

81. Narayan J., Naramoto H., White C. W. Cell formation and interfacial instability in laser-annealed Si-In and Si-Sb alloys. // J. Appl. Phys., 1982, v. 53, №2. P. 912—915.

82. Гершуни Г. 3., Жуховицкий E. H. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972. 392 с.

83. Лохов Ю. Н., Углов А. А., Швыркова И. И. Пластическая деформация металлов при воздействии интенсивных источников. // Прикладная механика и техническая физика. 1976, № 3. С. 76—80.

84. Антоненко А. X., Герасименко Н. Н., Двуреченский А. В. и др. Распределение внедренной в кремний примеси после лазерного отжига. // Физика и техника полупроводников, 1976, т. 10, № 1. С. 139—140.

85. Кияк С. Г., Савицкий Г. В., Мойса М. И., Буцяк И. Ф. Структурные несовершенства в полупроводниковых слоях, полученных методом лазерной эпитаксии. // ДАН УССР. Серия А, 1984, № 6. С. 60—65.

86. Хайбуллин И. Б., Штырков Е. И., Зарипов М. М. и др. Отжиг ионно-легированных слоев под действием лазерного излучения. М., 1975. Рукопись деп. в ВИНИТИ, № 2661-74 Деп.

87. Robinson A. L. Laser annealing: Processing semiconductors without a furnace. // Science, 1978, v. 201. P. 33—35.

88. Baeri P., Foti G., Poate J. M. et al. Appl Phys. Lett., 1981,v. 38. P. 800.

89. White C. W., Appleton B. R., Wilson S. R. Supersaturated Alloys, Solute Trapping and Zone Refining. N.-Y.: Academic Press. P. 112—146.

90. Альтудов Ю. К, Быковский Ю. А., Грузин П. JT. и др. Исследование структурного состояния атомов олова, имплантированных в кремний. //Письма вЖТФ, 1980, т. 6, №12. С. 752—756.

91. Темкин Д. Е, Условие устойчивости плоской границы раздела твердой и жидкой фаз при кристаллизации бинарного сплава. // Доклады АН СССР, 1960, т. 133,№ 1. С. 174—177.

92. Mullins W. W., Sekerka R. F. Stability of a planar interface during solidification of a dilute binary alloy. // J. Appl. Phys., 1964, v. 35, № 2. P. 444-451.

93. Narayan J. // J. Appl. Phys., 1981, v. 52. P 1289.

94. Brown W. L. Transient laser-induced prpcesses in semiconductors. In: La-sere and electron beam processing of materials. N.-Y.: Academic Press, 1980. P 20—36.

95. Cullis A. G., Webber H. C., Poate J. M., Chew N. S. ТЕМ study of silicon laser annealed after implantation of low solubility dopants. // J. Microsc., 1980, v. 118, № 1.P. 41—49.