Технические науки/ 6.Электротехника и радиоэлектроника

Дмитриев В.С., канд.техн.наук, професоор Швец Е.Я.

Запорожская государственная инженерная академия, Украина

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОЗИЦИЯХ МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК

В настоящее время еще недостаточно изучено влияние межфазной границы раздела на высоту барьера Шоттки, хотя предполагается, что его электрофизические свойства во многом определяются состоянием структуры в зоне контакта [1-4]. Поэтому методы изготовления приборов с БШ должны обеспечивать требуемую структуру межфазной границы и возможность получения высококачественных слоев «металл-полупроводник» на большой площади.

Среди наиболее эффективных средств управления структурой границы раздела выделяется отжиг тонкопленочных структур, механизм которого к настоящему времени еще не до конца изучен. Поэтому исследования влияния режимов термообработки на высоту барьера Шоттки к арсениду галлия, установление взаимосвязи между структурным совершенством изготовленного контакта и его электрофизическими параметрами позволяет уточнить представления о переходных процессах в микроэлектронных композициях с БШ.

Исследовали контакты к эпитаксиальному слою GaAs (111) n-типа толщиной несколько микрометров с подвижностью более 5000 см²/(В*с) и концентрацией электронов n_э.сл = 6*10¹⁵…2*10¹⁶ см^-3, выращенных на высоколегированных подложках (n~10¹⁸ см^-3).По результатам предварительных исследований в качестве контактного материала к арсениду галлия выбрали серебро высокой чистоты (99,999). Осаждение серебра производили на подложку через молибденовую маску с окнами определенной конфигурации. Контакты изготавливали методом вакуумного осаждения на установке ВУП-2К при остаточном давлении порядка 2,66 10^-3Па. Высокий вакуум в процессе термического испарения позволяет получить металлические пленки без загрязнений. Этот метод обладает большой гибкостью, т.к. позволяет в широких пределах регулировать скорость испарения материала навески (Ag) и температуру подложки. Толщина пленки контакта задавалась точным весом навески испаряемого материала. Зависимость между массой навески испаряемого материала и толщиной металлической пленки изучали на серии контрольных образцов при помощи интерферометра Линника МИИ-4. Критерием оценки качества барьера является его высота, определяемая в данной работе по методу вольтамперных характеристик.

Для выяснения влияния термообработки на свойства барьерного контакта изготовленные структуры Ag/n-GaAs (111) подвергали отжигу при различных температурах

Переходной слой (ПС) образуется при формировании контактов металл-полупроводник как результат взаимодействия нарастающего слоя металла с полупроводниковой подложкой. ПС является зоной срастания двух разнородных материалов, обеспечивающей постепенный переход от кристаллической решетки монокристалла к решетке нарастающей фазы. Строение и фазовый состав ПС, а также механизм эпитаксии полностью определяются диаграммой фазового равновесия нарастающей фазы и подложки.

Представляет интерес управление структурой границы раздела, достигаемое с помощью отжига тонкопленочных структур.

Анализ результатов исследований изготовленных структур Ag/n-GaAs (111) на электронном микроскопе типа УЭМВ-100К показал, что при увеличении температуры отжига напыленных контактов от 723 К до 773 К высота потенциального барьера несколько возрастает, что можно объяснить улучшением адгезии, а также начиняющейся взаимной диффузией серебра, галлия и мышьяка в области контакта. При температуре отжига контакта 773К на электронограмме приконтактной области наблюдается видоизмененная система рефлексов, вследствие внедрения атомов серебра в решетку монокристалла. Оптимальная глубина проникновения серебра в приконтактную область арсенида галлия наблюдается в отжиге при температуре 823К в течение 10 мин. Структура металлических пленок контактов при оптимальных режимах их изготовления поликристаллическая мелкозернистая, по составу, в основном, соответствует распыляемому материалу

Изменение электрофизических параметров контактов Ag/n-GaAs (111) можно объяснить структурными превращениями и перераспределением химических элементов в приконтактной зоне подложки и пленки выпрямляющего контакта.

Литература.

1. Милнс А. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник [Текст]/ А. Милнс, Д. Фойхт-.М.: Мир,1975.-432с.-Библиогр.: С.342-352.

2. Зи С. Физика полупроводниковых приборов[Текст]/С.Зи.-[2-е изд.].-М.: Мир.1984.-456с..-Библиогр.: С.450-453.

3. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия[Текст]/ М.Шур.-М.: Мир,1991-632с.-Библиогр.: С.626.-ISBN 5-03-001459-4

4. Дмитриев В.С. Особенности технологии изготовления микроэлектронного датчика [Текст] / В.С. Дмитриев, Е.Я. Швец //Материалы 15 Юбилейного Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в ХХI веке».- том 1.- Харьков, ХНУРЭ.-2011. – С.46-47