Физика/2

В работе исследовано влияние различных обработок (в потоке атомарного водорода (АВ), в потоке молекулярного водорода (МВ), а так же комбинации этих обработок с ультрафиолетовым излучением (АВ+УФ, МВ+УФ)) на поверхностное сопротивление полупроводника (GaAs). В качестве источника ультрафиолета использовалась KrCl-эксилампа. Показано, что молекулярный водород не оказывает воздействия на поверхностное сопротивление полупроводника. Обработка в потоке атомарного водорода приводит к росту поверхностного сопротивления полупроводника. Ультрафиолет стимулирует процессы, происходящие при обработке в потоке атомарного водорода, и не оказывает влияния на обработку в потоке молекулярного водорода.

Методика эксперимента

Для проведения экспериментов, по исследованию воздействия обработки атомарного водорода при стимулирующем воздействии УФ излучения использовались тестовые структуры на основе GaAs с металлизацией, нанесённой электронно-лучевым испарением.

Для обработки в потоке атомарного водорода камера установки откачивалась до остаточного давления P = (2–4)·10^-6 мм рт.ст. Ток разряда и напряжение горения составляли 2 A и 230 В соответственно. Расход водорода поддерживался на уровне (7–8)·10^-2 л/мин, при этом давление водорода в вакуумной камере составляло (2–4)·10^-2 Па, а плотность потока атомов водорода – j = 10¹⁵ ат.·см^-2·с^-1. Обработка проводилась при температурах близких к комнатной в течение времени t = 1–30 мин.

Одновременно с воздействием АВ проводилось облучение ультрафиолетом KrCl-эксилампы через шлифованное кварцевое стекло особой чистоты (пропускание УФ 80%). Образец располагался под углом 45⁰ к горизонтальной поверхности, что обеспечивало одновременное попадание на него АВ и УФ излучения.

Так же проводилось исследование воздействия одного УФ на слоевое сопротивление полупроводника. Для этого на воздухе проводилось облучение тестовых структур KrCl-эксилампой в течение 5-30 мин.

Поверхностное контактное сопротивление измерялось методом линий передач.

Обсуждение результатов

Для выявления факторов, влияющих на изменение поверхностного сопротивления полупроводника (GaAs), был проведён ряд экспериментов, показывающих вклад ультрафиолета, как фактора. На рис. 1 представлены данные по изменению поверхностного сопротивления полупроводника в результате экспонирования ультрафиолетом KrCl-эксилампы.

Рис 1. Поверхностное сопротивление полупроводника, после экспонирования ультрафиолетом

Как видно из рис. 1 видно, что ультрафиолет не оказывает серьёзного влияния на поверхностное сопротивление полупроводника. Так же было проведено исследование влияния обработки молекулярным водородом на поверхностное сопротивление GaAs и сравнение с обработкой в кислородной плазме (рис.2).

Рис 2. Влияние обработки в потоке молекулярного водорода на поверхностное сопротивление GaAs

Как видно из рис. 2, обработка в потоке молекулярного водорода не приводит к существенному изменению поверхностного сопротивления. Дополнительное облучение ультрафиолетом не оказывает влияния на процесс обработки.

Далее проводилось исследование влияния обработки атомарным водородом и комбинированной обработки атомарным водородом и УФ на поверхностное сопротивление полупроводника. На рис. 3 представлены результаты экспериментов.

Рис 3. Поверхностное сопротивление полупроводника, после обработки в потоке атомарного водорода (АВ) и комбинированной обработки (АВ + УФ)

Как видно из рис. 2, обработка в потоке АВ приводит к повышению поверхностного сопротивления в полтора раза. Комбинированная же обработка повышает сопротивление более чем в 3 раза, что говорит о стимулировании ультрафиолетом процессов, протекающих в полупроводнике при обработке его в потоке АВ.

Заключение

В результате проведения экспериментальных исследований установлено, что обработка в потоке молекулярного водорода не оказывает значительного влияния на поверхностное сопротивление арсенида галлия.

Применение дополнительной вакуумной ультрафиолетовой обработки поверхности GaAs, вкупе с обработкой в потоке АВ, приводит к значительному росту поверхностного сопротивления полупроводника. Полученные данные позволяют говорить о том, что УФ стимулирует процессы, происходящие на поверхности полупроводника при обработке его в потоке АВ.