ВЛИЯНИЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НА АРСЕНИДГАЛЛИЕВЫЕ ПРИБОРНЫЕ СТРУКТУРЫ

April 22, 2012 by admin Комментировать »

Бекбергенов С. Е. Каракалпакский государственный университет им. Бердаха Нукус, Узбекистан e-mail: saparbay@rambler.ru

Аннотация – Рассмотрены некоторые аспекты применения лазерной обработки в технологии формирования арсенидгаллиевых поверхностно-барьерных структур и омических контактов к ним, основанные на анализе литературных данных и экспериментальных результатов автора.

I.  Введение

Как показали исследования последних десяти лет, лазерное облучение может успешно применяться для управления электрофизическими свойствами полупроводниковых материалов и приборных структур на их основе [1-4]. В настоящее время в литературе имеется большое количество работ по лазерному отжигу контактов металл-полупроводник. Интерес к таким исследованиям обусловлен возможностью управления свойствами границы раздела ме- талл-полупроводник при создании барьерных и омических контактов. Технология импульсного лазерного отжига металлических контактов к полупроводниковым соединениям и, в частности, к GaAs, разработанная рядом авторов [5-10], показывает доступность и хорошую управляемость данного способа формирования контактов.

II.  Основная часть

Ниже рассмотрены некоторые аспекты применения лазерной обработки в технологии формирования арсенидгаллиевых поверхностно-барьерных структур и омических контактов к ним, основанные на анализе литературных данных [1-10] и экспериментальных результатов автора. Так, типичная процедура формирования омического контакта Ni-GaAs при воздействии лазерного излучения рассмотрена в [5]. Установлено, что переход контакта металл GaAs от вентильного к омическому определяется не дозой облучения, а его интенсивностью. Исследуемые структуры со стороны металла облучались импульсами ОКГ на стекле с неодимом длительностью 10′3с и длиной волны 1.06 мкм. Интенсивность падающего излучения (Ф) изменялась ступенчато. По мере увеличения интенсивности падающего излучения происходили изменения ВАХ и параметров структур. Авторы [5] выделили две области интенсивностей, в пределах которых эти изменения носили качественно разный характер. Переход от первой области ко второй обнаруживался, когда интенсивность облучения превосходила критическое значение Фф=0.12-0.14 кВт/см . При достижении пороговой интенсивности ФПОр=0.25 кВт/см2 барьерный контакт переходил в омический (рис. 1).

Исследования вольтамперных характеристик полученных с помощью лазерной обработки омических контактов показали, что они сохраняют свою линейность в диапазоне температур от 77 до 1000° К [6].

Влияние лазерного отжига исследовались также на изменение параметров барьеров Шоттки. Характерные для такого отжига эффекты рассмотрены в работе [8], при исследовании вольтамперных харак-

Рис. 1. ВАХ структур GaAs-Ni после облучения. Интенсивность падающего излучения, кВт/см2: 1-0, 2-0.08, 3-0.10, 4-0.12, 5-0.14, 6-0.16, 7-0.20, 8-0.25. [5].

Fig. 1. Current-voltage characteristics of GaAs-Ni after radiation treatment. Intensity of incident radiation, kW/cm2: 1-0, 2-0.08, 3-0.10, 4-0.12, 5-0.14, 6-0.16, 7-0.20, 8-0.25. [5]

теристик контактов Pd-GaAs. Авторы [8] экспериментально обнаружили, что импульсный лазерный отжиг контактов Pd-GaAs приводит к изменению высоты потенциального барьера обусловленной появлением тонкого приповерхностного слоя арсенида галлия, легированного палладием. В эксперименте использовалось лазерное излучение с длиной волны 1.06 мкм и длительностью 10′6с. В качестве исходных образцов использовались эпитаксиальный арсенид галлия электронного типа проводимости с концентрацией (1-3)Ю16 см’3 и дырочный арсенид галлия с концентрацией 21016 см’3. Пленки палладия толщиной 0.5 мкм осаждались электрохимическим способом в окна, вытравленные в SiC>2. Использование проникающего для арсенида галлия излучения с длиной волны 1.06 мкм позволяло отжигать образцы, как со стороны металла, так и со стороны арсенида галлия. Результаты проведенных исследований показали, что изменение электрических характеристик контактов Pd-GaAs в зависимости от плотности энергии в импульсе лазерного излучения носит пороговый характер. Увеличение энергии отжига выше Е>0.2 Дж/см2 приводит к росту обратного тока контакта, однако напряжение пробоя при этом остается неизменным. Резкое уменьшение напряжения пробоя и потеря выпрямляющих свойств контакта происходят при критических энергиях отжига Е>2 Дж/см2. В прямой ветви вольтамперной характеристики лазерный отжиг с энергией выше пороговой вызывает монотонное изменение напряжения отсечки. Экспериментально полученная зависимость высоты потенциального барьера контакта от энергии отжига показана на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость высоты потенциального барьера (срв) и коэффициента идеальности (п) от энергии лазерного отжига. Облучение со стороны: 1 -Pd, 2-GaAs; т=1Сг6с. [8].

Fig. 2. Relation of potential barrier (cp в) and ideality

factor (n) vs. laser annealing energy. Side radiation treatment: 1 – Pd, 2- GaAs; t=1(J6 s. [8]

Коэффициент идеальности в прямой ветви вольтамперной характеристики структур, подвергнутых лазерному отжигу, сохраняет значение, близкое к единице, при понижении высоты потенциального барьера до 0.5 эВ (рис. 2). Дальнейшее повышение энергии отжига приводит вместе с понижением высоты барьера к росту коэффициента идеальности.

В наших экспериментах исследовалось влияние лазерной обработки на параметры барьеров Шоттки W-GaAs.

На рис. 3 представлены дозовые зависимости относительных изменений основных параметров барьеров Шоттки W-n-GaAs-токэ насыщения Isl/Iso, высоты барьера Шоттки фв1_/фво, фактора идеальности п|_/п0 и обратного тока, измеренного при напряжении

2    В Irl/Iro, (здесьТ" – лазерное облучение, индекс "О" – исходное, необлученное состояние диодных структур).

Из рис. 3 видно, что в интервале доз 105-107 Вт/см2 наблюдается улучшение параметров диодных структур – уменьшается ток насыщения, увеличивается высота барьера, уменьшается фактор идеальности и почти на порядок уменьшается обратный ток. При дальнейшем увеличении дозы, вплоть до 108 Вт/см2 параметры диодных структур ухудшаются.

Для уточнения подобного механизма необходимы дальнейшие исследования.

IV. Список литературы

[1 ] Джаманбалин К. К.. Дмитриев А. Г. Дислокационная природа туннельного избыточного тока в структурах GaAs-Ni, модифицированных лазерным излучением. //ФТП – 2000, т. 34, №.11, С. 976-977.

[2]     Golovchenko J. A.. Venkatesan Т. N. С. //Annealing of Те- implanted GaAs by ruby laser irradiation.//Appl. Phys.

Lett. – 1978, 32(3), pp. 147-149.

[3]     Бекренов A. H„ Камашев A. S., Путилин В. A. Macco- перенос в металлах при короткоимпульсном лазерном воздействии. // Письма в ЖТФ. – 12.07.1993, т. 19, 13,

С. 14-15.

[4]     Barnes P. A., Leamy Н. J., Poate J. М., Ferris S. D., Williams J. S., GellerG. К. Annealing of Te-implanted GaAs by ruby laser irradiation. //Appl. Phys. Lett.-1978, 33(11), pp. 965-967.

[5]    Джаманбалин К. К., Дмитриев А. Г. Эволюция барьерного контакта GaAs-Ni в омический при воздействии лазерного излучения. //ФТП. – 1990, т. 24, №11,

С. 2024-2028.

[6]     Пихтин А. Н„ Попов В. А.. Яськов Д. А. Омические контакты к полупроводникам полученные с помощью лазера. //ФТП, – 1969, т. 3, №11, С. 1646-1648.

[7]     Бер Б. Я., Дайнова И. Р., Коробов В. А., Кулагина М. М., Прощепа Г. В, Пятаев В. 3., Островский А. Ю., Этин- бург М. М. Лазерное формирование омических контактов к арсениду галлия n-типа. //Письма в ЖТФ. – 26.10.1991, т. 17, №20, С. 74-79.

[8]     Воронков В. П., Вяткин А. П., Иванов Б. В., Кулешов С. М., Рухадзе 3. А. Вольтамперные характеристики контактов Pd-GaAs, подвергнутых лазерному отжигу .//ФТП. – 1989, т. 23, №3, С. 562-564.

[9]     Баимбетов Ф. Б., Джумамухамбетов Н. Г. Механизм воздействия лазерных импульсов на полупроводники AmBv. //Физика и химия обработка материалов. – 1999, №1, С. 38-40.

[10]   Дмитриев А. Г. Твердофазное разложение GaAs при действии лазерного излучения пороговой плотности. //ФТП. – 1993, т. 27, №4, С. 583-587.

Рис. 3. Дозовые зависимости относительных изменений фактора идеальности и высоты барьера Шоттки W-n-GaAs (а); дозовые зависимости относительных изменений обратного тока и тока насыщения при облучении лазером с А=1,06 мкм одиночным импульсом длительностью 10 нс (б).

Fig. 3. Dosage relations of ideality factor fractional variations vs. W-n-GaAs Schottky barrier’s height (a); dosage relations of fractional variations for reverse current vs. saturation current in case of laser illumination with A=1.06 mcm by means of 10-nano-sec single pulse (b)

EFFECT OF LASER PROCESSING ON GALLIUM ARSENIDE DEVICE STRUCTURES

Bekbergenov S. E.

Berdakh Karakalpak State University Nukus, Uzbekistan e-mail: Saparbay@rambler.ru

Abstract – Some aspects of laser processing application in technology of formation of gallium arsenide surface-barrier structures and ohmic contacts for them are considered on the basis of analysis of experimental results known from literature, as well as those obtained by the author.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты