{"title":"由汤森德气体放电等离子体形成的阳极表面被动","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-124","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Хорошо известно, что границы раздела диэлектрик/полупроводник играют важную роль при\nсоздании приборных структур на основе полупроводников А3В5. Тройное соединения InAlAs\nявляется перспективным материалом для создания транзисторов с высокой подвижностью\nэлектронов и СВЧ-фотодетекторов [1, 2]. Достижение предельных параметров приборов на основе\nInAlAs, как и для других полупроводников А3В5, обеспечивается, в том числе, решением актуальной\nзадачи формирования границы раздела диэлектрик/InAlAs(А3В5) с низкой плотностью электронных\nсостояний (density of interface traps, Dit), которая, в отличие от границы раздела SiO2/Si (Dit=1010 эВ1\nсм-2\n), далека от совершенства. В представленных к настоящему времени работах, посвященных\nформированию границы раздела диэлектрик/InAlAs [3, 4], используют high-k диэлектрики: Al2O3 и\nHfO2, выращенные методом атомно-слоевого осаждения (АСО). Показано, что тип АСО диэлектрика\n(Al2O3, HfO2), его толщина и предварительная химическая обработка (пассивация) поверхности\nInAlAs не оказывают существенного влияния на величину Dit, которая во всех случаях составляет\nвеличину более 5·1012 эВ-1\nсм-2\n.\nОдним из методов пассивации, который позволил резко (до значений ~5·1010\nэВ-1\nсм-2\n(77 K))\nснизить Dit на границе раздела диэлектрик/InAs, является формирование на поверхности\nполупроводника фторсодержащих анодных оксидных слоев (АОС) методами электролитического [5]\nили плазмохимического окисления [6]. Метод сухого анодного окисления в таунсендовской\nгазоразрядной плазме (ТГП) [6] за счет использования одинакового состава газовой среды для\nразличных полупроводников является более универсальным и простым по сравнению с\nэлектролитическим окислением, в связи с чем, позволяет эффективно пассировать боковые стенки\nмеза-структур, сформированных на многослойных полупроводниковых гетероэпитаксиальных\nструктурах А3В5 сложного состава. Близость составов InAs и In0.52Al0.48As позволяет предположить,\nчто данная методика пассивации будет эффективна и для InAlAs.\nЦелью данной работы было изучение электрофизических и физико-химических свойств границ\nраздела АОС/InAlAs, сформированных в таунсендовской газоразрядной плазме (ТГП) в среде Ar-O2 с\nразличным содержанием CF4.\nМетодом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии при послойном травлении ионами Ar\nизучен химический состав АОС для различных соотношений O2/CF4. Показано, что АОС без фтора, в\nосновном, состоит из смеси As2O3, In2O3 и Al2O3. Введение CF4 в состав окислительной среды\nприводит к накоплению фтора в анодной пленке и образованию оксифторидов элементов\nполупроводника. Методом электронной микроскопии высокого разрешения показано, что при\nокислении без CF4 формируется резкая граница раздела АОС/InAlAs. Добавление CF4 приводит к\nсущественному увеличению шероховатости границы раздела. Анализ ВФХ Au/SiO2/InAlAs МДПструктур показал, что модификация поверхности InAlAs окислением в ТГП без CF4 перед\nосаждением SiO2 обеспечивает существенное уменьшение Dit вблизи середины запрещенной зоны.\nВведение фторсодержащего анодного подслоя на границе раздела SiO2/InAlAs, наоборот, приводит к\nзакреплению уровня Ферми ниже середины запрещенной зоны.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"12 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Пассивация поверхности InAlAs анодными слоями, сформированными\\nв таунсендовской газоразрядной плазме\",\"authors\":\"\",\"doi\":\"10.34077/rcsp2019-124\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Хорошо известно, что границы раздела диэлектрик/полупроводник играют важную роль при\\nсоздании приборных структур на основе полупроводников А3В5. Тройное соединения InAlAs\\nявляется перспективным материалом для создания транзисторов с высокой подвижностью\\nэлектронов и СВЧ-фотодетекторов [1, 2]. Достижение предельных параметров приборов на основе\\nInAlAs, как и для других полупроводников А3В5, обеспечивается, в том числе, решением актуальной\\nзадачи формирования границы раздела диэлектрик/InAlAs(А3В5) с низкой плотностью электронных\\nсостояний (density of interface traps, Dit), которая, в отличие от границы раздела SiO2/Si (Dit=1010 эВ1\\nсм-2\\n), далека от совершенства. В представленных к настоящему времени работах, посвященных\\nформированию границы раздела диэлектрик/InAlAs [3, 4], используют high-k диэлектрики: Al2O3 и\\nHfO2, выращенные методом атомно-слоевого осаждения (АСО). Показано, что тип АСО диэлектрика\\n(Al2O3, HfO2), его толщина и предварительная химическая обработка (пассивация) поверхности\\nInAlAs не оказывают существенного влияния на величину Dit, которая во всех случаях составляет\\nвеличину более 5·1012 эВ-1\\nсм-2\\n.\\nОдним из методов пассивации, который позволил резко (до значений ~5·1010\\nэВ-1\\nсм-2\\n(77 K))\\nснизить Dit на границе раздела диэлектрик/InAs, является формирование на поверхности\\nполупроводника фторсодержащих анодных оксидных слоев (АОС) методами электролитического [5]\\nили плазмохимического окисления [6]. Метод сухого анодного окисления в таунсендовской\\nгазоразрядной плазме (ТГП) [6] за счет использования одинакового состава газовой среды для\\nразличных полупроводников является более универсальным и простым по сравнению с\\nэлектролитическим окислением, в связи с чем, позволяет эффективно пассировать боковые стенки\\nмеза-структур, сформированных на многослойных полупроводниковых гетероэпитаксиальных\\nструктурах А3В5 сложного состава. Близость составов InAs и In0.52Al0.48As позволяет предположить,\\nчто данная методика пассивации будет эффективна и для InAlAs.\\nЦелью данной работы было изучение электрофизических и физико-химических свойств границ\\nраздела АОС/InAlAs, сформированных в таунсендовской газоразрядной плазме (ТГП) в среде Ar-O2 с\\nразличным содержанием CF4.\\nМетодом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии при послойном травлении ионами Ar\\nизучен химический состав АОС для различных соотношений O2/CF4. Показано, что АОС без фтора, в\\nосновном, состоит из смеси As2O3, In2O3 и Al2O3. Введение CF4 в состав окислительной среды\\nприводит к накоплению фтора в анодной пленке и образованию оксифторидов элементов\\nполупроводника. Методом электронной микроскопии высокого разрешения показано, что при\\nокислении без CF4 формируется резкая граница раздела АОС/InAlAs. Добавление CF4 приводит к\\nсущественному увеличению шероховатости границы раздела. Анализ ВФХ Au/SiO2/InAlAs МДПструктур показал, что модификация поверхности InAlAs окислением в ТГП без CF4 перед\\nосаждением SiO2 обеспечивает существенное уменьшение Dit вблизи середины запрещенной зоны.\\nВведение фторсодержащего анодного подслоя на границе раздела SiO2/InAlAs, наоборот, приводит к\\nзакреплению уровня Ферми ниже середины запрещенной зоны.\",\"PeriodicalId\":118786,\"journal\":{\"name\":\"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»\",\"volume\":\"12 1\",\"pages\":\"0\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2019-05-24\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-124\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-124","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
Пассивация поверхности InAlAs анодными слоями, сформированными
в таунсендовской газоразрядной плазме
Хорошо известно, что границы раздела диэлектрик/полупроводник играют важную роль при
создании приборных структур на основе полупроводников А3В5. Тройное соединения InAlAs
является перспективным материалом для создания транзисторов с высокой подвижностью
электронов и СВЧ-фотодетекторов [1, 2]. Достижение предельных параметров приборов на основе
InAlAs, как и для других полупроводников А3В5, обеспечивается, в том числе, решением актуальной
задачи формирования границы раздела диэлектрик/InAlAs(А3В5) с низкой плотностью электронных
состояний (density of interface traps, Dit), которая, в отличие от границы раздела SiO2/Si (Dit=1010 эВ1
см-2
), далека от совершенства. В представленных к настоящему времени работах, посвященных
формированию границы раздела диэлектрик/InAlAs [3, 4], используют high-k диэлектрики: Al2O3 и
HfO2, выращенные методом атомно-слоевого осаждения (АСО). Показано, что тип АСО диэлектрика
(Al2O3, HfO2), его толщина и предварительная химическая обработка (пассивация) поверхности
InAlAs не оказывают существенного влияния на величину Dit, которая во всех случаях составляет
величину более 5·1012 эВ-1
см-2
.
Одним из методов пассивации, который позволил резко (до значений ~5·1010
эВ-1
см-2
(77 K))
снизить Dit на границе раздела диэлектрик/InAs, является формирование на поверхности
полупроводника фторсодержащих анодных оксидных слоев (АОС) методами электролитического [5]
или плазмохимического окисления [6]. Метод сухого анодного окисления в таунсендовской
газоразрядной плазме (ТГП) [6] за счет использования одинакового состава газовой среды для
различных полупроводников является более универсальным и простым по сравнению с
электролитическим окислением, в связи с чем, позволяет эффективно пассировать боковые стенки
меза-структур, сформированных на многослойных полупроводниковых гетероэпитаксиальных
структурах А3В5 сложного состава. Близость составов InAs и In0.52Al0.48As позволяет предположить,
что данная методика пассивации будет эффективна и для InAlAs.
Целью данной работы было изучение электрофизических и физико-химических свойств границ
раздела АОС/InAlAs, сформированных в таунсендовской газоразрядной плазме (ТГП) в среде Ar-O2 с
различным содержанием CF4.
Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии при послойном травлении ионами Ar
изучен химический состав АОС для различных соотношений O2/CF4. Показано, что АОС без фтора, в
основном, состоит из смеси As2O3, In2O3 и Al2O3. Введение CF4 в состав окислительной среды
приводит к накоплению фтора в анодной пленке и образованию оксифторидов элементов
полупроводника. Методом электронной микроскопии высокого разрешения показано, что при
окислении без CF4 формируется резкая граница раздела АОС/InAlAs. Добавление CF4 приводит к
существенному увеличению шероховатости границы раздела. Анализ ВФХ Au/SiO2/InAlAs МДПструктур показал, что модификация поверхности InAlAs окислением в ТГП без CF4 перед
осаждением SiO2 обеспечивает существенное уменьшение Dit вблизи середины запрещенной зоны.
Введение фторсодержащего анодного подслоя на границе раздела SiO2/InAlAs, наоборот, приводит к
закреплению уровня Ферми ниже середины запрещенной зоны.