Влияние атомарного водорода на свойства тонких эпитаксиальных слоев n-GaAs и структур на их основе

• Автор: Торхов, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Список сокращений и условных обозначений

1. Обзор литературы

1.1. Способы получения атомарного водорода

и его внедрение в полупроводниковые мателы

1.2. Методы контроля атомарного водорода

1.3. Взаимодействие атомарного водорода

с поверхностью полупроводников

1.4. Диффузия атомарного водорода в полупроводники

1.5. Влияние водородной обработки

на электрофизические свойства полупроводников

1.6. Влияние водородной обработки

на характеристики полупроводниковых приборов
1.7. Стабильность эффектов
1.8. Конфигурационно-зарядовое состояние водорода
в полупроводниках
1.9. Постановка задачи
2. Методики экспериментов по обработке образцов
в потоке атомарного водорода
2.1 Экспериментально-технологическая установка
2.2. Технологический маршрут приготовления образцов и условия их обработки в потоке атомарного водорода
2.3. Численное моделирование
3. Влияние обработки атомарным водородом на свойства
поверхности и приповерхностной области эпитаксиального п-(7аА$
3.1. Влияние диэлектрической плёнки 8Юг на процессы, происходящие
на границе раздела БіО^Іп-СаАх и в приповерхностной области \-GaAs
во время обработки в потоке атомарного водорода

3.2. Изменение структуры поверхности п-СаАя
под воздействием атомарного водорода
3.3. Аморфизация поверхности и приповерхностной области п-ЄсіАб
3.4. Изменение химической активности материала п-СаАя
под воздействием атомарного водорода
4. Влияние обработки атомарным водородом
на электрофизические свойства п-СаНя
4.1. Пассивация мелкой донорной примеси
4.2. Стабильность эффекта пассивации мелкой донорной примеси
4.3. Пассивация электрически активных центров в п-ОаАя, дающих
глубокие уровни в запрещённой зоне
5. Влияние обработки атомарным водородом
на приборные статические электрические арактеристики
Аи/п-п+ СаАз структур с барьером Шоттки
5.1. Статические электрические характеристики
Лн/п-п+ СаЛх структур с барьером Шоттки
5.2. Причины, приводящие к изменеию статических приборных характеристик под воздействием атомарного водорода
Заключение
Список литературы
Приложение

Список сокращений и условных обозначений
АВ - атомарный водород АВ-обработка - обработка в атомарном водороде АМ-травитель - аммонокислый травитель БШ - барьер Шоттки ДБШ - диод с барьером Шоттки ДМ-травитель - раствор диметилформамид:моноэтаноламии ГУ - глубокие уровни КМП - контакт металл-полупроводник МП - матрица переноса ММП - метод матрицы переноса ОПЗ - область пространственного заряда ПХО - плазмохимическое осаждение ППБ - прямоугольный потенциальный барьер ПС - потенциальная ступенька ttr - время обработки (treatment)
Ttr - температура обработки (treatment)
N - концентрация электрически активных центров ВАХ - вольт-амперная характеристика СТМ - сканирующий туннельный микроскоп ACM - атомно-силовой микроскоп
п -показатель идеальности, или тип проводимости (по смыслу) Еа - энергия активации развала водородного комплекса ЕаН - энергия активации процесса диффузии АВ Е (курсив) - энергия электрона
фй - высота потенциального барьера Ur,f - обратное, или прямое напряжение q - заряд электрона W (курсив) - ширина ОПЗ D - донор

3. Влияние АВ-обработки на свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального п-СдАх
3.1. Влияние диэлектрической плёнки £702 на процессы, происходящие на границе раздела 5702/п-(?д/1х и в приповерхностной области п-(7л/1х во время обработки в потоке атомарного водорода
В данном разделе приводятся результаты исследования влияния защитных плёнок £702 на диффузию атомарного водорода вглубь полупроводника. С использованием методов сканирующей туннельной микроскопии и атомно-силовой микроскопии в работе исследуется структура плёнок £/02, и впервые - влияние гидрогенизации структур £/02/п СаАв на рельеф поверхности полупроводника после удаления пленки 5702.
Из результатов, полученных методом С(И) (рис.7) видно, что в процессе гидрогенизации атомы водорода свободно проникают к границе раздела £702/п-0дЛх и диффундируют дальше вглубь полупроводника, пассивируя при этом мелкую до-норную примесь, о чём свидетельствуют и

<0 *
1 з
2 2
■ - 4.5 нм □ - 11.0 нм
Т - 21.5 нм ■
А -100.0 нм о
О -147.0 нм ▲
Д -безБі02 У І □ О
‘ исходный
□ ■ □
° о° □
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Х.мкм
данные ВИМС-исследований (рис.8)
Рис.7. Влияние толщины защитного
диэлектрика £/02 при АВ-обработке блюдаемые после АВ-обаботки образцов
5702/п-п СаАї структур (Т,г=200 °С, изменения уровня пассивации полностью ^=20 мин) на профиль распределения
ионизированной мелкой донорной кореллируют с изменением толщины защитной плёнки. Как показано на рис.7 степримеси, полученный С(и)-методом.
пень пассивации ионизированной мелкой донорной примеси £я+ для образцов 11-типа несколько меньше, чем для образцов Р-типа при толщине £/02 =11 нм. Увеличение толщины диэлектрической плёнки от
4.5 до 11 нм приводит к увеличению степени пассивации и понижению концентрации М0+. При толщинах £/02 от 38 до 147 нм АВ-обработка практически не приводит к заметному пассивационному эффекту, несмотря на то, что в материале при этом (рис.8) находится большое количество водорода. Поэтому для максимального