Влияние межфазной границы раздела на параметры барьерных переходов металл-полупроводник

Abstract

В настоящее время исследования и разработка гетеропереходов ведутся в направлениях разработки технологических режимов создания промежуточных фаз на границе металл-полупроводник для снижения влияния поверхностных состояний на работу приборов с барьерами Шоттки. Недостаточно изучено влияние межфазной границы раздела на высоту барьера Шоттки φBn, хотя предполагается, что его электрофизические свойства во многом определяются состоянием структуры в зоне контакта. Исследовались структуры Ag/n-GaAs(111). Параметры подложки: n-n+GaAs(111)В эпитаксиальный монокристаллический, dэ.сл = 2 мкм, nэп.сл. = 2•1016 см – 3, nподл = 1018 см – 3, µ > 5000 см2/(В•c). Барьерные переходы изготавливали в вакууме (р = 2,66 10 – 3 Па) термическим испарением. GаAs-подложка обрабатывалась в смеси толуола и метанола (1:2), в полирующем травителе 3H2SO4-1H2O2-1H2O; выдерживалась в диоксиянтарной кислоте НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН. Отжиг структур проводили в интервале температур 723…873 К в течение 5…15 минут. Рекомендуемый режим термической обработки для получения барьеров Шоттки Ag/n-GaAs(111) с высотой потенциального барьера порядка 0,95 В: температура отжига – 823 К, продолжительность отжига - 10 минут. Установлено влияние температурного фактора на диффузию мышьяка и галлия в пленку серебра, что приводит к формированию переходных областей неоднородного химического состава.

The methods for manufacturing devices with Schottky barrier should provide the required structure of the interface and the ability to produce high-quality "metal-semiconductor" layers over a large area. It is of interest the separation boundary structure control of the contact between a metal and a semiconductor, which is achieved by thin-film structures annealing. The contacts to epitaxial n-type GaAs layer (111) a few micrometers thick with a carriers mobility of more than 5000 cm2/(V•s) and the electrons concentration ne.l. = 2•1016 cm – 3,that was grown on highly doped substrates (n ~ 1018 cm-3) are investigated. The deposition of silver was produced on the GaAs-substrate by vacuum deposition at a residual pressure of about 2,66•10 – 3 Pa. Produced structures Ag/n-GaAs were annealed in the 723...873 K temperature range. The optimum depth of silver penetration into gallium arsenide contact region is found at an annealing temperature of 823 K during 10 min., φBn = 0,95 V. The structure of contacts metal films is polycrystalline, finegrained, in composition it mostly corresponds to sprayed material.

В даний час дослідження і розробка гетеропереходів ведуться в напрямках розробки технологіч- них режимів створення проміжних фаз на межі метал-напівпровідник для зниження впливу поверх- невих станів на роботу приладів з бар'єрами Шотткі. Недостатньо вивчений вплив міжфазної межі ро- зділу на висоту бар'єру Шотткі φBn, хоча передбачається, що його електрофізичні властивості багато в чому визначаються станом структури в зоні контакту. Досліджувалися структури Ag/n-GaAs (111). Параметри підкладки: n-n+GaAs (111) В епітаксійний монокристалічний, deɯ = 2 мкм, neɯ = 2•1016 см – 3, nпідкл = 1018 см – 3, µ > 5000 см2/(В•c). Бар'єрні переходи виготовляли в вакуумі (р = 2,66 10 – 3 Па) термічним випаровуванням. GаAs- підкладки оброблялись в суміші толуолу і метанолу (1:2), в поліруючому травнику 3H2SO4-1H2O2-1H2O; витримувалися в діоксиянтарній кислоті НООС- СН(ОН)-СН(ОН)-СООН. Відпал структур проводили в інтервалі температур 723 ... 873 К протягом 5...15 хвилин. Рекомендований режим термічної обробки для отримання бар'єрів Шотткі Ag/n-GaAs (111) з висотою потенційного бар'єру порядка 0,95 В: температура відпалу – 823 К, тривалість відпалу - 10 хвилин. Встановлений вплив температурного чинника на дифузію миш'яку і галію в плівку сріб- ла, що призводить до формування перехідних областей неоднорідного хімічного складу.