Бекбергенов С. Є. Каракалпацький державний університет ім. Бердаха Нукус, Узбекистан e-mail: saparbay@rambler.ru

Анотація – Розглянуто деякі аспекти застосування лазерної обробки в технології формування арсенідгалліевих поверхнево-бар’єрних структур і омічних контактів до них, засновані на аналізі літературних даних та експериментальних результатів автора.

I. Вступ

Як показали дослідження останніх десяти років, лазерне опромінення може успішно застосовуватися для управління електрофізичними властивостями напівпровідникових матеріалів і приладових структур на їх основі [1-4]. В даний час в літературі є велика кількість робіт по лазерному отжигу контактів метал-напівпровідник. Інтерес до таких досліджень зумовлений можливістю управління властивостями кордону розділу ме-метал-напівпровідник при створенні бар’єрних і омічних контактів. Технологія імпульсного лазерного відпалу металевих контактів до напівпровідникових сполук і, зокрема, до GaAs, розроблена рядом авторів [5-10], показує доступність і хорошу керованість даного способу формування контактів.

II. Основна частина

Нижче розглянуті деякі аспекти застосування лазерної обробки в технології формування арсенідгалліевих поверхнево-бар’єрних структур і омічних контактів до них, засновані на аналізі літературних даних [1-10] та експериментальних результатів автора. Так, типова процедура формування омічного контакту Ni-GaAs при впливі лазерного випромінювання розглянута в [5]. Встановлено, що перехід контакту метал GaAs від вентильного до омічного визначається не дозою опромінення, а його інтенсивністю. Досліджувані структури з боку металу опромінювалися імпульсами ОКГ на склі з неодимом тривалістю 10 ‘3с і довжиною хвилі 1.06 мкм. Інтенсивність падаючого випромінювання (Ф) змінювалася східчасто. У міру збільшення інтенсивності падаючого випромінювання відбувалися зміни ВАХ і параметрів структур. Автори [5] виділили дві області інтенсивностей, в межах яких ці зміни носили якісно різний характер. Перехід від першої області до другої виявлявся, коли інтенсивність опромінення перевершувала критичне значення Фф= 0.12-0.14 кВт / см. При досягненні порогової інтенсивності ФПОр=0.25 кВт / см2 бар’єрний контакт переходив в омічний (рис. 1).

Дослідження вольтамперних характеристик отриманих за допомогою лазерної обробки омічних контактів показали, що вони зберігають свою лінійність в діапазоні температур від 77 до 1000 ° К [6].

Вплив лазерного відпалу досліджувалися також на зміну параметрів бар’єрів Шотткі. Характерні для такого відпалу ефекти розглянуті в роботі [8], при дослідженні вольтамперних харак-

Рис. 1. ВАХ структур GaAs-Ni після опромінення. Інтенсивність падаючого випромінювання, 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 контактів Pd-GaAs. Автори [8] експериментально виявили, що імпульсний лазерний відпал контактів Pd-GaAs призводить до зміни висоти потенційного бар’єру зумовленої появою тонкого приповерхневого шару арсеніду галію, легованого паладієм. В експерименті використовувалося лазерне випромінювання з довжиною хвилі 1.06 мкм і тривалістю 10 ‘6с. В якості вихідних зразків використовувалися епітаксійний арсенід галію електронного типу провідності з концентрацією (1-3) Ю16 см ‘3 і дірковий арсенід галію з концентрацією 21016 см ‘3. Плівки паладію товщиною 0.5 мкм осаджувалися електрохімічним способом у вікна, витравлені в SiC> 2. Використання проникаючого для арсеніду галію випромінювання з довжиною хвилі 1.06 мкм дозволяло отжигать зразки, як з боку металу, так і з боку арсеніду галію. Результати проведених досліджень показали, що зміна електричних характеристик контактів Pd-GaAs в залежності від щільності енергії в імпульсі лазерного випромінювання носить пороговий характер. Збільшення енергії відпалу вище Е> 0.2 Дж / см2 призводить до зростання зворотного струму контакту, проте напруга пробою при цьому залишається незмінним. Різке зменшення напруги пробою і втрата випрямляючих властивостей контакту відбуваються при критичних енергіях відпалу Е> 2 Дж / см2. У прямій гілки вольтамперной характеристики лазерний відпал з енергією вище порогової викликає монотонне зміна напруги відсічки. Експериментально отримана залежність висоти потенційного бар’єру контакту від енергії відпалу показана на рис. 2.

Рис. 2. Залежність висоти потенційного бар’єру (СРВ) і коефіцієнта ідеальності (п) від енергії лазерного відпалу. Опромінення з боку: 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]

Коефіцієнт ідеальності в прямий гілки вольтамперной характеристики структур, підданих лазерному отжигу, зберігає значення, близьке до одиниці, при зниженні висоти потенційного бар’єру до 0.5 еВ (рис. 2). Подальше підвищення енергії відпалу призводить разом з пониженням висоти бар’єру до зростання коефіцієнта ідеальності.

В наших експериментах досліджувався вплив лазерної обробки на параметри бар’єрів Шотткі W-GaAs.

На рис. 3 представлені дозові залежності відносних змін основних параметрів бар’єрів Шотткі Wn-GaAs-токе насичення Isl / Iso, висоти бар’єру Шоттки фв1_/фво, фактора ідеальності п | _ / п0 і зворотного струму, виміряного при напрузі

2 В Irl / Iro, (здесьТ “- лазерне опромінення, індекс” О “- вихідне, неопромінені стан діодних структур).

З рис. 3 видно, що в інтервалі доз 105-107 Вт / см2 спостерігається поліпшення параметрів діодних структур – зменшується струм насичення, збільшується висота бар’єра, зменшується фактор ідеальності і майже на порядок зменшується зворотний струм. При подальшому збільшенні дози, аж до 108 Вт / см2 параметри діодних структур погіршуються.

Для уточнення подібного механізму необхідні подальші дослідження.

IV. Список літератури

[1] Джаманбалін К. К.. Дмитрієв А. Г. Дислокаційна природа тунельного надлишкового струму в структурах GaAs-Ni, модифікованих лазерним випромінюванням. / / 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] Бекренев A. H “Камашев A. S., Путілін В. A. Macco-перенесення в металах при короткоімпульсного лазерному впливі. / / Листи до 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] Джаманбалін К. К., Дмитрієв А. Г. Еволюція бар’єрного контакту GaAs-Ni в омічний при впливі лазерного випромінювання. / / ФТП. – 1990, т. 24, № 11,

С. 2024-2028.

[6] Піхтін А. Н “Попов В. А.. Ясько Д. А. Омічні контакти до напівпровідників отримані за допомогою лазера. / / ФТП, – 1969, т. 3, № 11, С. 1646-1648.

[7] Бер Б. Я., Дайнова І. Р., Коробов В. А., Кулагіна М. М., Прощепа Г. В, П’ята В. 3., Островський А. Ю., Етін-бург М. М. Лазерне формування омічних контактів до арсеніду галію n-типу. / / Листи до ЖТФ. – 26.10.1991, т. 17, № 20, С. 74-79.

[8] Воронков В. П., Вяткін А. П., Іванов Б. В., Кулешов С. М., Рухадзе 3. А. Вольтамперних характеристики контактів Pd-GaAs, підданих лазерному відпалу. / / ФТП. – 1989, т. 23, № 3, С. 562-564.

[9] Баімбетов Ф. Б., Джумамухамбетов Н. Г. Механізм впливу лазерних імпульсів на напівпровідники AmBv. / / Фізика і хімія обробка матеріалів. – 1999, № 1, С. 38-40.

[10] Дмитрієв А. Г. твердофазної розкладання GaAs при дії лазерного випромінювання порогової щільності. / / ФТП. – 1993, т. 27, № 4, С. 583-587.

Рис. 3. Дозові залежності відносних змін фактора ідеальності і висоти бар’єру Шоттки Wn-GaAs (а); дозові залежності відносних змін зворотного струму і струму насичення при опроміненні лазером з А = 1,06 мкм одиночним імпульсом тривалістю 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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»