Modification of Silicon Surface Under Influence of Radiation of a Nanosecond Ultraviolet Laser

Abstract

Методами оптической профилометрии и сканирующей электронной микроскопии исследовано воздействие излучения наносекундного ультрафиолетового лазера (λ - 355 нм, длительность импульса 10 нс, энергия в импульсе - до 8 мДж, частота следования импульсов до 100 Гц) на монокристалл кремния. При плотности энергии ≥ 1,2 Дж/см наблюдалось образование плазменного факела и кратера. При плотности энергии ≥ 0,2 Дж/см, возникают очаги микропробоя на дефектах обработки и зафиксированы следы неконтролируемого поднятия поверхности. Облучение сканирующим пучком лазера при плотности энергии 0, 2 Дж/см образует микрократеры на поверхности размером несколько мкм. С увеличением плотности энергии размер микропробоев увеличивался, и при плотности энергии ≥ 0,7 Дж/смвоздействие сканирующим лучом образует сплошную зону повреждений. The effect of radiation of a nanosecond ultraviolet laser (λ = 355 nm, pulse duration 10 ns, pulse energy up to 8 mJ, pulse repetition rate - up to 100 Hz) on a silicon single crystal has been investigated by methods of the optical profilometry and scanning electron microscopy. At an energy density of ≥ 1,2 J/cm, formation of the plasma torch and crater was observed. At an energy density of ≥ 0,2 J/cm, pockets of microbreakdown appeared on processing defects, and traces of uncontrolled surface uplift were recorded. Irradiation with a scanning laser beam at an energy density of 0,2 J/cm forms microcraters on a surface with a size of several microns. With an increase in the energy density, the size of the microbreakdowns increased, and at an energy density ≥ 0,7 J/cm, the impact of the scanning beam forms a continuous damage zone.