Контакты с барьером Шоттки на основе арсенида галлия: структура, электрические свойства тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

/ л I 1 - \ . . >

о

На правах рукописи Для служебного пользования,

Экз.№ 7"

ФИЛОНОВ НИКОЛАЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

КОНТАКТЫ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ НА ОСНОВЕ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ:

СТРУКТУРА, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

(01.04.10. - физика полупроводников и диэлектриков)

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Томск - 2000

Работа выполнена в Сибирском физико-техническом институте им. В.Д. Кузнецова при Томском государственном университете

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Гам an В. И.

доктор физико-математических наук,

профессор Караваев Г.Ф., доктор физико-математических наук,

профессор Войцеховский A.B., доктор технических наук,

профессор Агафонников В.Ф.

Ведущая организация - Институт сенсорной микроэлектроники СО РАН

(г. Омск)

Защита состоится "5 1" июля 2000 г. в 15~ часов на заседании диссертационного совета Д 063.80.07 при Томском политехническом университете по адресу:

634034, г. Томск, пр. Ленина, 30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан "_" июня 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук

А.П. Суржиков

Г ;'•>'-: , I з »»»• : ' ? !

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ-'—I

Актуальность темы. В течение многих десятилетий усилия большого числа исследователей - экспериментаторов и теоретиков, направлены на выяснение физической картины процессов, протекающих в поверхностно-барьерных структурах. Задача оказалось сложной и интересной, а необходимость се решения связана с практическими возможностями приборов с барьером Шоттки и МДП-структур, составляющих в значительной степени элементную базу современной электроники.

К середине 70-х годов в ряде монографий довольно полно изложены классические представления о формировании потенциального барьера и механизмах переноса носителей заряда и, фактически, подведен итог начального этапа исследований диодов с барьером Шоттки (ДБШ) за период, завершившийся в основном в начале 70 годов. К этому времени (1973 г.) относится начало исследований, проведенных в данной работе.

Дальнейшее широкое внедрение структур с барьером Шоттки в промышленность для создания диодов многоцелевого назначения, полевых транзисторов и интегральных микросхем (ИС) на их основе поставило, прежде всего, вопрос о выборе систем металлизации для затворов, межсоединений, площадок и омических контактов. Решение этого вопроса связано с исследованием физико-химических процессов, происходящих на межфазной границе металл-арсенид галлия и в значительной степени определяющих электрические параметры и надежность ИС. С другой стороны, для повышение стабильности электрических характеристик требует выяснение механизмов деградации электрических параметров контактов металл - полупроводник. Л это в свою очередь приводит к необходимости изучения на более "тонком" уровне фундаментальных вопросов: природы потенциального барьера и механизмов переноса носителей заряда в структурах при различных условиях формирования контактов и внешних воздействиях. В связи с этим направления исследований были смещены в сторону анализа границы раздела контактов и связи межфазных взаимодействий в структурах с различными технологическими факторами: высокотемпературным отжитом, конструктивными материалами и пр. Успеху этих и дальнейших исследований способствовали развитые к тому времени методы, позволяющие получить прямую информацию об элементном и фазовом составе тонкопленочных структур.

Последующие годы (до настоящего времени) показали еще более возросший интерес исследователей к процессам, протекающим в системе металл - полупроводник, о чем свидетельствует огромное количество работ, посвященных изучению ДБШ в широком спектре физических исследований. Одним из важнейших вопросов, как в теоретическом, так и в практическом плане остается вопрос о природе потенциального барьера, природе поверхностных электронных состояний, закрепляющих уровень Ферми на поверхности в структурах с барьером Шоттки на СаАв. Фактически вопрос об управлении высотой барьера остается открытым и не решенным.

Таким образом, несмотря на широкий круг проводимых исследований, большинство экспериментов ведутся в узком секторе физических явлений. Ограниченность информации не позволяет исследователям воспринять всю картину явлений в целом. Отсюда, несмотря на обилие экспериментальных и теоретических работ, четкой картины происходящих физических процессов в структурах с барьером Шоттки при формировании и различных внешних воздействиях, а тем более при деградации электрических характеристик, пока не было.

Настоящая работа посвящена комплексному экспериментальному исследованию физических процессов, происходящих в структурах с барьером Шоттки на арсеннде галлия при различных внешних воздействиях, таких как: высокотемпературный отжиг (до 600 °С), облучение высокоэнергетическими частицами (электронами), имплантация ионов кислорода, воздействие всестороннего, одноосного, неоднородного и импульсного давлений.

В Сибирском физико-техническом институте им. В.Д. Кузнецова при Томском го су! 1и в ер с итетс исследования диодных структур с барьером Шоттки были начаты с 1965 г. под руководством Вяткииа А.П.: изучались условия изготовления "тесных" контактов и роли таммовских состояний в формировании потенциального барьера. К моменту начала настоящих исследований (1973-1975 гг.) относится появление в печати сообщений, касающихся изучения физико-химических взаимодействий, происходящих на грашще металл - полупроводник при термическом отжиге, и их влияния на электрические характеристики. Практически отсутствовали сведения по исследованию влияния глубоких центров на систему металл-полупроводник, взаимосвязи дефектов с механическими напряжениями в контактах и их влияние на деградационные процессы, тензоэлектрических свойств ДБИГ. В связи с этим в СФТИ и были начаты комплексные, систематические исследования контактов при различных внешних условиях.

Данная диссертационная работа является научным обобщением результатов этих исследований, проводившихся как непосредствешго самим автором, так и под его руководством. Нужно отметить, что практически в это же время (1968-1975) в других научных коллективах (Томск: НИИПП, Божков В.Г.; Киев: Стриха В.И., Тхорнк Ю.А.; Баку: Аскеров Ш.Г. и т.д.) начаты работы, близкие по тематике к некоторым разделам в данной работе. Однако, несмотря на параллельность проведения части исследований, комплекс задач и вопросов, поставленных и раскрытых в данной работе, является оригинальным.

Цель работы и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы заключается в изучении влияния на электрические характеристики структур с барьером Шоггки на основе арсенида галлия материала барьерообразующего контакта, термического отжига, механических напряжений и давления, дефектов структуры с глубокими уровнями. В определении (на основе полученных закономерностей) возможных путей повышения стабильности электрических характеристик таких структур, а также в установлении возможности их использования в качестве чувствительных элементов датчиков различных неэлектрических величин (температуры, давления).

Для достижения поставленной цели выполнен комплекс исследований, в которых основное внимание уделялось следующим вопросам:

- изучение межфазных взаимодействий на контактах арсенида галлия с различными монометаллическими, многослойными и многокомпонентными барьерообра-зующими металлами при высокотемпературном отжиге;

- исследование влияния материала барьерообразующего контакта и температуры отжига па электрические свойства диодов с барьером Шоттки;

- выяснение роли механических напряжений и дефектов структуры в изменениях электрических параметров структур;

- исследование влияния глубоких уровней, связанных с собственными и радиационными дефектами, на электрические характеристики диодных структур;

- изучение тензоэлектрнческих явлений в структурах с барьером Шоттки, изготовленных на исходном ОаЛя, так и содержащем специально введенные глубокие уровни, при всестороннем, одноосном, неоднородном и импульсном давлениях;

- разработка и исследование различных чувствительных элементов на основе поверхностно-барьерных структур, изготовление датчиков и приборов на их основе;

- разработка и изготовление различных устройств и приборов для метрологического обеспечения экспериментов.

Научная новизна работы.

Наиболее существенными новыми научными результатами, полученными в процессе выполнения данной работы, являются следующие.

- Показано, что физико-химические реакции, протекающие на границе металл -полупроводник в процессе термообработки (до 400-И50 °С) контактов не оказывают сущестпешюго влияния на высоту потенциального барьера в структурах, составляющую 0.7-.-0.9 эВ. Можно счнгагь установленным, что образование барьера Шоттки на ОаАв определяется дефектными состояниями полупроводника, формирующимися после электрохимического осаждения и напыления металлических пленок.

- Выяснено, что изменения электрических характеристик диодных структур, из-мерешых при низких температурах, определяются локальными структурно-фазовыми неоднородностями на межфазной границе, усложнением рельефа поверхности контактов, происходящих при различных технологических обработках контактов под влиянием взаимной диффузии и образования соединений металла с компонентами полупровод1шка.

- Показано, что одгшм из путей уменьшения дефектности приповерхностного слоя ОаЛя, воздействия на стехиометрический состав поверхности и повышения, таким образом, стабильности параметров приборов является введение избытка Л& между полупроводником и металлическим (например, палладиевым или шнселевым) покрытием.

- Проведен обобщающий анализ, причин появлешм избыточных низкотемпературных токов на прямой ветви ВАХ, включающий - совершенство структуры полупроводника, типа металлизаций, наличие слоя ВЮг по периферии и внешние воздействия, показывающий, что вероятность появления аномальных токов коррелирует с количеством различных факторов, способствующих увеличению плотности дефектов и усилению механических напряжений в контактах.

- Выполнено моделирова1ше избыточных токов в диодных структурах с барьером Шоттки с учетом каналов (с1к = Ю-'ч-Ю"6 см) в нарушенных областях (ёцо > 1 мкм) в приповерхностном слое. Получены аналитические выражения для прямой ветви ВАХ с учетом различных механизмов переноса носителей заряда в каналах.

- В широком интервале температур (300-77) К исследованы электрические характеристики контактов металл - арсенид галлия, содержащих глубокие уровни, вве-дешше заведомо контролируемым способом. Показано, что особенности поведения характеристик структур в значительной степени определяются концентрацией и энергетическим положением глубоких центров, связанных с дефектами, возникающими при облуче!ши электронами и имплантации ионов кислорода.

- Изучены тензоэлектрическне явления в структурах металл-СаАв в условиях гидростатического, одноосного, неоднородного и импульсного давлений. Рассмотрено влияние глубоких уровней на чувствительность к деформации прямого и обратного токов.

Научные положения, выносимые на защиту.

- Физико-химические взаимодействия, протекающие на границе раздела металл-полупроводник при термообработке контактов (до 400 °С), не оказывают существенного влияния на высоту потенциального барьера. Это свидетельствует о том, что высота потенциального барьера определяется поверхностной плотностью исходных дефектов, возникающих при нанесении барьерообразующего металла.

- Физическая природа избыточных токов связана с наличием в приконтакт-ном слое структуры нарушенной области (dí(o ^ 1 мкм), в которой находится узкий канал (dtc s LO'VlO^ см) или несколько каналов с пониженным значением высоты потенциального барьера (Фьк). Возникающие неоднородно распределешше остаточные механические напряжения, обусловлешше различием модулей упругости и коэффициентов термического линейного расширения барьерообразующего металла, полупроводника и пассивирующего покрытия, взаимодействуя с системой дефектов, играют решающую poja в формирования локальных неоднородностей (каналов), с пониженным значением высоты потенциального барьера, при различных внешних воздействиях.

- Облучение высокоэнергетическими частицами (электронами) снимает aiui-зотропшо высоты потенциального барьера по отношению к главным кристаллографическим плоскостям, вследствие изменения плотности поверхностных состояний за счет возникновешш радиационных дефектов.

- Тензочувстеителыюсть тока диодов с барьером Шотгки на невырожденном GaAs при гидростатическом, одноосном и импульсном давлениях обусловлена изменением высоты потенциального барьера; равенство барического коэффициента высоты потенциального барьера коэффициенту ширины запрещенной зоны GaAs свидетельствует о неизменности энергетического зазора между уровнем поверхностных электрошшх состояний, определяющих стабилизацию уровня Ферми па поверхности GaAs и потолком валентной зоны.

- Начальным этапом необратимых изменений (деградации) электрических характеристик диодов с барьером Шоттки при воздействии радиации, электрических, термических и механических испытаниях является возникновение низкотемпературных аномалий прямой ветви вольтамперной характеристики (появление избыточных токов при (150-77) К)

Практическое значение проведенных исследований.

На основе выполненных исследований выяснены основные физические процессы, лежащие в основе стабильности электрических параметров приборов с барьером Шотгки при различных внешних воздействиях, и выработаны практические рекомендации по созданию приборов, обладающих характеристиками, стабильными в интервале рабочих температур (300-77) К и при температурах отжига до (500+550) °С. Результаты исследований переданы для использования отраслевым предприятиям (НИИ "Микроприбор", г. Зеленоград, Московская обл.).

Показано, что для создаиия затворов полевых транзисторов с повышенной термостабильностью параметров целесообразно использовать систему Al-LaB6. На. способ изготовления диодов с барьером Шоттки, у которых параметр идеальности прямой ветви ВАХ остается близким к единице при температурах (400-77) К (структура Pd-(Pd+Ni+W) - GaAs), получено авторское свидетельство на изобретение (№ 1122163 от 15.04.1983). На основе анализа стабильности электрических характеристик струк-

тур разработан способ отбраковки потенциально ненадежных диодов с барьером Шоттки, защищенный авторским свидетельством на изобретение (№ 1521001 от 29.12.1987).

Разработан и защищен авторским свидетельством (№ 867229 от 21.05.1980) способ изготовления датчика давления, в котором введение глубоких уровней в активную область диода путем облучения электронами с энергией 2 МэВ обеспечивает повышение точности измерений.

Предложен и защищен авторским свидетельством (№ 835274 от 19.12.1979) полупроводниковый тензочувствительный элемент, в котором повышена точность измерения давления при одновременном увеличении чувствительности к деформации. Датчики давлений на основе структур с барьером Шоттки широко использовались для измерения формы импульса нагрузки при разрушении полимерных материалов (НИЦ "Север" ИФТПС, г. Якутск).

Разработанный и изготовленный на основе поверхностно-барьерных структур на GaAs датчик температуры нашел широкое применение в разли'птых приборах по измерению температуры (СФТИ, г.Томск; НИИ Курортолог ии, г.Томск; ТГУ, кафедра ботаники).

Защищена авторским свидетельством (№ 93020129 от 16.03.1993) и получен патент (№ 2092903 от 10.10.97) система охранной сигнализации, включающая различные датчики на основе структур с барьером Шоггки на арсениде галлия.

Разработанные в процессе работа измерительные устройства и приборы, одно их которых защищено авторскими свидетельствами (№ 913274 от 25.07.1980, № 1345821 от 12.05.1985) используются ле только в отделе физики полупроводников СФТИ для изучения электрических характеристик различных полупроводниковых структур, но и в других предприятиях России (Ф1ГИФХИ им.Л.Я. Карпова, г. Обнинск; НИИПП, г.Томск).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и совещаниях: IV, V и VI Всесоюзные совещания по исследованию арсенида галлия (г. Томск, 1978 г., 1982 г., 1987 г.); П Всесоюзный научно-технический семинар "Пути повышения стабильности и надежности микроэлементов и микросхем" (г. Рязань, 1982 г., 1987 г.); IV Всесоюзное совещание по физике поверхностных явлешш в полупроводниках (г. Киев, 1977 г.); Всесоюзный семинар "Радиациошгые эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах" (г. Баку, 1980 г.); II Всесоюзное совещание по глубоким уровням в полупроводниках (г. Ташкент, 1980 г.); Всесоюзная школа-семинар "Физические основы надежности и работы приборов с барьером Шотгки" (г. Ивано-Франковск, 1983 г.); Всесоюзная конференция "Физика и применение контакта металл-полупроводник" (г. Киев, 1987 г.); I Всесоюзная конференция "Физические основы твердотельной электроники" (г. Ленинград, 1989 г.); XII Всесоюзная научно-техническая конференция по твердотельной электроники СВЧ (г. Киев, 1990 г.); Всесоюзная конференция "Проблемы интегральной МДП - электроники" (г. Севастополь, 1990 г.); Всесоюзная конференция "Сенсор - 91" (г. Ленинград, 1991 г.); Ill Всесоюзная конференция "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов" (г. Кишинев, 1991 г.); VII Отраслевое совещание "Проблемы и перспективы развития производственного объединения ТНХТ" (г. Томск, 1993 г.); Научно-техническая конференция "Измерение, контроль и автоматизация производственных процессов" (г. Барнаул, 1994); Me-

s

ждународный симпозиум "Контроль и реабилитация окружающей среды" (г. Томск, 1998 г.); IV Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (г. Новосибирск, 1998 г.); V Международный Симпозиум "Оптика атмосферы и океана" (г. Томск, 1998 г.), .); Ш Международная научно-практическая конференция "Сибресурсы-99"(г. Кемерово); VII Всероссийская конференция "Арсенид галлия - 99"(г. Томск).

По материалам диссертации опубликовано 56 работа, в том числе - 7 авторских свидетельств на изобретение и один патент.

Личный вклад автора. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором и группой сотрудников, руководимых автором, а также - в сотрудничестве с научными работниками Сибирского физико-технического института им. В.Д. Кузнецова при Томском госуниверситете, сотрудниками НИИЯФ и политехнического университета. Личный вклад автора вкшочает формулировку цели и задач исследований, разработку установок и методик измерения электрических и тензоэлектрических характеристик полупроводниковых структур, выбор методик исследований, проведение большей части измерений, разработку физических моделей, проведение основной части теоретических расчетов, обработку и анализ результатов, обобщение представленного в диссертации материала.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложения. Объем работы составляет 234 страниц текста, 170 рисунков, 21 таблицу и список использованных источников из 631 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертационной работе обосновывается актуальность темы диссертации, кратко излагается история исследований поверхностно-барьерных структур. Формулируется цель работы и задачи исследований. Представлены научная новизна, положения, выносимые на защиту, и практическое значение работы. Рассматривается общая структура диссертации.

В первой главе представлены результаты исследование межфазных взаимодействий на контактах GaAs с различными мет аллигациями.

Во введении к главе (п. 1.1.) отмечается, что электрические параметры и надежность дискретных приборов и интегральных схем с барьером Шоттки определяются процессами на границе металл-полупроводник, происходящими при нанесении покрытий и при технологических отжигах. Однако, несмотря на интенсивные исследования системы металл - GaAs, не достигнуты достаточно высокие результаты в трактовке и прогнозировании конечных продуктов межфазных взаимодействий, их влияния па стабильность параметров структур. Это связано с многообразием и сложностью явлений. В большинстве случаев, результатом взаимодействий является образовать на межфазной границе слоя вещества, химическая и электро1шая структура которого резко отличается от структуры контактирующих материалов. Кроме того, сложности в трактовке экспериментальных результатов обусловлены отсутствием комплексных исследований, несмотря на широкий спектр развитых методик, позво-

ляющис дать исчерпывающую информацию о химическом составе, кристаллической и электронной структуре границе раздела.

В связи с этим нами в 1977-1978 гг. были начаты эксперименты по - всестороннему исследованию процессов на границе металл - ОаАя с привлечением широкого класса методик и различных типов металлизации с целью поиска систем стабильных при высокотемпературных отжигах, а также выяснения закономерностей формирования элементного и фазового состава в структурах. Контроль состава контактов осуществлялся с использованием электронной оже - спектроскопии, рентгеноструктур-ного анализа, эле (ггро но графи и на отражение, масс - спектрометрии (и энергомасс -спектрометрии) пторичных ионов в сочетании с послойным распылением контактов ионными пучками. Кроме того, контролировалась микроморфология пленочных покрытий и поверхность ОаАя до и после удаления металлов методом реплик в электронном микроскопе.

В подразделе 1.3. рассмотрены особенности межфазных взаимодействий в структурах Рс1 - ОэАб, № - СаАэ, ¡М(М))/Са - СаЛв, Рс1(№)/А!> - ОаАя, Рс1+№+\У(сплав) - ОэАб. Показано, что (подраздел 1.3.1.) в процессе формирования покрытий Рс1 и № (электрохимическое осаждение, либо вакуумное напыление) происходит диссоциация поверхности полупроводшпеа к обратная диффузия галлия и мышьяка. Термический отжиг структур п атмосфере водорода приводит к усилению диффузии С а и Аз, а начиная с 200 °С, на границе формируются новые фазы: Рс^ва, РёАяг, Р(1Лй в системе М-ОаЛэ и N1 .-.СаЛв в контактах 1\Ч-СаА$. По мере повышения температуры отжига в реакцию вступает весь слой металла и фазовый состав покрытий изменяется. Устойчивыми соединениями, оставшимися при 450 4- 500 С, являются Рёва, N¡03 и МАБг. Характер взаимодействий несколько меняется при термообработке в вакууме (~ 103 Па). Расширяется область температур существования промежуточных фаз, наблюдается проникновение кислорода к границе раздела. Причем содержание кислорода зависит от температуры немонотонно, достигая максимального значения при 250 4- 300 °С и уменьшается при 500 °С.

С целыо воздействия на стехиометрнческий состав поверхности ваЛв изучались контакты (подраздел 1.3.2.), полученные последовательным электроосаждением тонких слоев галлия или мышьяка (30 - 60 им), а затем никелевых или палладиевых покрытий толщиной ~ 0.3 мкм. Методами РСА и ВИМС показано, что введение подслоев О а и Аз не оказывает принципиального влияния на ход физико-химических реакций и фазовый состав термообработанных структур Р<1 (N1) - ОаЛв. Хотя термическая стабильность параметров диодов с подслоем мышьяка оказалась значительно выше, чем с подслоем галлия.

Используя в качестве контактов не "чистые" металлы, а их сплавы, изменяя тем самым атомную и электронную структуру одного из компонент, можно изменить характер твердофазных реакций, согласовать механические свойства контактирующих металла и полупроводника, повысив, таким образом, термическую стабильность параметров контактов. В связи с этим были выполнены исследования фазового состава многокомпонентного покрытия Р<1+№+\У(сплава) при высокотемпературном отжиге (подраздел 1.З.З.). Предварительно были проанализированы и исследованы условия выделения сплава Р(1+№+\У из электролита па арсенид галлия. Определено оптимальное содержание компонентов в сплаве по термостабильности польтамперных характеристик структур: |'с1 - 40+60 %; N1 - 20+50 %; \У - 10+20 %.

По сравнению с чистым палладием, добавление небольших количеств никеля и вольфрама (< 15 %) не оказывает существенного влияния на характер взаимодействия Р(1 и № с ва, приводит лишь к некоторому замедлению взаимодействия палладия с галлием, хотя состав образующихся фаз не изменяется. В образцах, наиболее богатых никелем, кроме Рс]2Оа и Р(Юа, прослеживается новая фаза №Лз. Ни в одном случае выделений чистого поликристаллического вольфрама не обнаружено. Отжиг образцов при 400 °С на воздухе приводит к более полному взаимодействию компонентов сплава и подложки. Образуется Р<Юа, МАЗ и выделяется поликристаллический

Особенности контактов (Р<1+№+\У) - ОаАв является формирование при термообработке резкой границы между контактным слоем и арсеиидом галлия, о чем свидетельствует профили концентрации элементов, а также результаты исследований этих структур методом ВИМС. По результатам исследований получено авторское свидетельство СССР на изобретение на способ изготовления полупроводникового диода с барьером Шоттки.

В практических разработках для создания структур с барьером Шотпси с повышенной надежностью применяются многослойные металлизации, в которых роль барьерообразующих покрытий играют тугоплавкие переходные металлы и соединения, инертные по отношению к ОаАй. Кроме того, в связи с необходимостью использования золота в качестве верхнего покрытия в системе металлизации, важным является поиск металла для контактов, который мог бы служить барьером для диффузии Аи к границе с арсенидом галлия. Представляется интересным изучение общих закономерностей протекания структурно-фазовых превращений в системе тугоплавкий металл - арсенид галлия, чему посвящен подраздел 1.4., в котором исследованы структуры Аи-У - СаАв, Аи-Р(-'П - ОаАя и структуры с многослойными покрытиями на основе Ш, Мо, Яе, ИВ2, ЬаВ6.

В подразделе 1.4.1. рассмотрена система Аи-У-ОгаАз. Полученные результаты показывают, что система Аи-У-ОаАБ отличается устойчивостью элементного и фазового составов в интервале температур 100 - 400 °С. Можно предположить, что на границе V - ОаАэ при напылении и низкотемпературном отжиге образуются тонкие слои интерметаллических соединений У-ва и У-Аб, которые являются эффективным барьером для взаимной диффузии О а, Ав и Аи тгасе 400 ЬС. При 400 °С начинаются термически стимулированные реакции. Высокие значения растворимости ванадия в золоте и галлия в ванадии способствуют обратной диффузии Уибав близлежащие слои металлов и выходу их на поверхность. При 500-600 °С характер взаимодействий резко изменяется: поверхность арсенида галлия диссоциирует, атомы галлия и мышьяка диффундируют в слой металлизации, где формируется ряд новых интерметаллических фаз. Однозначно установлено присутствие в этих образцах фазы АиОа в различных модификациях. Усложнение рельефа поверхности контакта при 300 °С позволяет предположить, что в локальных участках взаимодействие ванадия с компонентами полупроводника начинается на ~ 100 °С раньше, чем на всей площади контакта.

В системе Аи-Р1-"П - ОаЛв (подраздел 1.4.2.) все пары компонентов (кроме Аи-Ав) образуют интерметаллические соединения. Особенно богаты двойными фазами пары Ба-ТС, Са-Р1, ТьР(, а также Аи-Оа, Аи-ТС и Аб-Тг Термообработка образцов осуществлена на воздухе. Послойный оже - анализ показал, что граница 'П - ваАв является размытой, хотя согласно литературным дашшм, при напылении титана формируется топкая (-10 им) прослойка арсенида титана и граница инертна до ~ 400 °С. Кроме того, обнаружено высокое содержание в слое титана кислорода и углерода.

Форма оже-пиков кислорода свидетельствует о том, что он находится в связанном состоянии, т.е. присутствуют окисли титана. Термический отжиг приводит к дальнейшему расширению границы Ti-GaAs. наблюдается проникновение золота в слой титана. В отличие от контактов с ванадием не происходит интенсивного перемешивания титана и золота во время отжига на воздухе при 450 °С. Поэтому не обнаружена сублимация углерода из титана, как это было зафиксировано в системе V-Au. Методом рентгенофазового анализа в образцах, отожженных на воздухе при 100-300 °С, выявляются только две фазы: арсенид галлия и золото. Электронно-микроскопическое исследование морфологии покрытий показало, что поверхность имеет рельеф с хорошо выраженным зерном, однородным по размерам, диаметром 10-20 им и плотностью распределения ~ 1012 см"2. На поверхности слоев, отожженных при 300 °С, наблюдаются крупные участки (10-15 мкм) без четко выраженных границ, на которых размеры зерна в 2-3 раза крупнее. После отжига при 400 °С появляются упорядочные области размером до 2-4 мкм с хорошо выраженной текстурой, фаницы хорошо прорисованы. При 500 °С текстурированные области достигают размеров 2-3 мм, наблюдаются невооруженным глазом. При 600 °С вся поверхность имеет упорядочный рельеф с хорошо выраженной текстурой. Следовательно, явления твердофазной перекристаллизации, обнаруживаемые методом РСА при 500-600 иС, начинаются в локальных областях контактов при более низких температурах (300-400 °С).

Особенности структурно-фазовых превращений в контактах, содержащих переходные металлы Hf, Mo и Re рассмотрены в подразделе 1.4.3. Продукты термически стимулированных межфазньтх взаимодействий методом ВИМС и ЭОС наблюдаются в системе Au-Hf - GaAs при 400 + 600 °С, в системе Au-Mo-Hf - GaAs при 500+600 °С (подраздел 1.4.3.1). В контактах Au-llf - GaAs методом РСА обнаруживается соединение AuGa2. Этой фазе соответствуют кластеры AuGa2+ в масс-спектрах вторичных ионов тех же образцов. По данным ВИМС AuGa2 проникает на глубину 1-И.8 мкм, т.е. золото диффундирует сквозь слой гафния, оттесняя при этом Hf к внешней поверхности, и взаимодействует с Ga. В случае Au-Mo-Hf - GaAs основную роль играет обратная диффузия Ga и As с образованием AuGa2 вблизи поверхности в слое Au и (|)азы Mo-As (тонная химическая формула не установлена) на границе Au-Mo. При 600 С происходит размытие границы Hf - GaAs. Во всех термообработашшх структурах переходным металлам сопутствуют кислород и углерод. Электронно-микроскопических исследований морфологии поверхности контактов показали, что перестройка структуры контактов начинается при 400 °С: па поверхности Au-Hf видны ограненные кристаллы, изменяется цвет покрытий. На поверхности Au-Mo-Hf происходит укрупнение зерна. По мере дальнейшего повышения температуры отжига, неоднородности рельефа усиливаются. Результаты исследований позволяют сделать вывод, что введение в контактные слои прослойки Мо предотвращает диффузию золота к границе с арсенидом галлия и повышает термоетабильность фазового состава структур. Однако не устраняются процессы диссоциации GaAs, а также диффузии галлия и мышьяка в металлическое покрытие с образованием галлидов золота и арсе-нидов молибдена.

В структурах с Re (подраздел 1.4.3.2), также как с молибденом, перемешивания элементов на границе Au-Re в интервале температур 100+600 °С не происходит. Взаимодействия фиксируются методом ЭОС и ВИМС при 500-1-600 °С и ограничива-

готся диссоциацией арссиида галлия и обратной диффузией ба и Лб с образованием галлидов золота в верхнем слое Аи и соединений Яе с компонентами подложки.

Подраздел 1.4.4 посвящен изучению межфазных взаимодействий в системах с многослойными покрытиями на основе боридов'ПВ3 и 1лВ6: А1-Т1В2 - СаАя, Аи-"П-Т1В2 - СаАБ, А1-ЬаВб - ОаАз. Исследования показали, что фазовый состав и микроморфология однослойных структур Т|В2(ЬаВй) - ОаАв не претерпевают существетгых изменений при температурах отжига вплоть до 600 °С, т.е. диборит титана и гексабо-рит лантана инертны по отношению к арсениду галлия. Наличие слоев Аи и А1 на поверхности боридов металлов снижает термостабильность контактов, причем характер межфазных взаимодействий в системах с Т1В2 и ЬаВ6 существенно различаются. В образцах Аи-'П-'ПВг - СаАв и А1-'ПВ2 - ваАв при температурах 400 - 500 °С происходит диссоциация Т1В2, идут интенсивные процессы перемешивания и образования новых фаз (АЬАб, АГП, АиОа, АиП, ^СаД которые обнаруживаются методами ЭГО, ЭОС, РСА и ВИМС, развиваются замепгые структурно-фазовые неоднородности. В контактах А1-ЬаВб - ОаАэ при 450+500 °С алюминий проникает сквозь ЬаВй и взаимодействует с ОаАэ с образова1шем тонкой прослойки твердого раствора АЮаАя. Важно, что гра!шца полупроводника с контактным слоем остается гладкой без выраженных неоднородностей геометрического рельефа. Следовательно, система А1-ЬаВ6 представляет несомненный интерес для использования в качестве барьерообразующе-го контакта для различных структур с барьером Шотгки.

Обсуждению полученных эксперименталын>1х результатов с привлечением литературных данных и общих представлений о физико-химических взаимодействиях в контактных структурах на ОаАэ посвящен подраздел 1.5.

В целом, на основе изложенных в главе 1 результатов определены и рекомендованы к использованию системы наиболее стабильные в широком интервале температур отжига. К одной из таких систем относится А1-ЬаВб - ОаАы.

Во второй главе представлены результаты исследование влияния материала выпрямляющего контакта и температуры отжига на электрические свойства диодов с барьером Шотгки.

Во введении к главе (п.2.1) отмечается, что наиболее важной задачей при разработке приборов с барьером Шоттки является повышение стабильности их электрических характеристик при различных технологаческих отжигах. В главе I показаны основные процессы, происходящие в структурах с различными метаплизациями при высокотемпературном отжиге. Вместе с тем, не ясным остаются вопросы о том, всегда ли имеется взаимосвязь между реакциями на границе и электрическими характеристиками контактов, и каким образом эта взаимосвязь осуществляется. В связи с этим исследования данной главы посвящены выяснению роли межфазных взаимодействий на границе раздела свежеприготовленных и подвергнутых отжигу структур на ОаАз с различивши типами металлизации в деградации электрических характеристик с целью поиска закономерностей формирования термостабильных поверхностно-барьерных контактов.

В подразделе 2.2. рассмотрены особенности поведения электрических характеристик при отжиге до 600 °С в различных средах структур, содержащих в качестве барьерообразующих монометаллические покрытия Р<1 и N1. Изучено влияние стехио-метрического состава поверхности ваАв путем введения подслоев Са и Аб.

В качестве параметров, характеризующих отклонение вольтамперной характеристики (ВАХ) от идеальной принимались значения высоты потенциального барьера

Фь и показателя идеальности п, рассчитанные из линейного участка прямой ветви ВАХ в координатах !п1 от и, в предположении, что в исходных структурах механизм переноса носителей заряда, при концентрациях свободных носителей в ОаЛч п0 = (8х]01:> -:- 6x10 ) см"3 , определяется термоэлектрошюй эмиссией. Для анализа поведения высоты потенциального барьера после отжига структур, использовалось выражение, в котором величина Фь зависит от плотности поверхностных состояний Ы,(Е) IV:

nCD п

где Qt(<ps~0) s -eN,(F-Ev) - плотность заряда, захваченного на ПС; С[> = СцСс/й,; ец -диэлектрическая проницаемость зазора; 5¡ - его толщина; UK - контактная разность потенциалов; n = l+e2Nt/Ci>; Qd - плотность заряда на состояниях в зазоре. В случае тесного контакта Qd « Q, и Фь определяется Q,(rps' 0). Кроме того, в работах Валю-кевича /2,3/ показано, что существенную роль в стабилизации уровня Ферми на поверхности играют собственные антиструктурные дефекты. Так, если приповерхностный слой обогащен As, то отклонение от стехиометрии определяется VGa, либо до-норным комплексом Asos+Vas, если Ga - то Уд» либо акцепторным комплексом Ga^+Vfü. В приповерхностном слое идут реакции: VGil + As,y, < > Asca + VAs, Уд., + Gaoa <-> GaAs + \'оа. Причем, если К01ще1прация дефектов первого типа превалирует в слое, то стабилизирующее положение уровня Ферми на поверхности определяется уровнем Hv + 0.5 эВ (Asgs.Vas)3 , если второго типа - Ev + 0.7 эВ (Voa)3". Если концентрации дефектов сравнимы - Еу + 0.6 эВ. В этих случаях высота потенциального барьера контактных структур будет изменяться в пределах: 0.7 эВ < Фь < 0.9 эВ.

Исследовании показали, что появление новых фаз в результате межфазных взаимодействий на границе (глава 1) не приводит к существенным изменениям вольтам-перной характеристики при комнатной температуре. Основные параметры ВАХ (Фь, п) сохраняются до 450+500 °С. В области низких TeMiiepaTyjp (77+150 К) после термообработки произошло существенное изменение прямой ветви. Практически после любой температуры отжига появляются избыточные токи. Причем величина этих токов увеличивается по мере роста температуры отжига. Для систем с подслоями As и Ga, подслой As ослабляет в некоторой степени воздействие температуры, хотя методами РСА и ВИМС показано, что введение подслоев не оказывает принципиального влияния на ход физико-химических реакций и фазовый состав термообработашплх структур.

Влияние температуры отжига на электрические характеристики контактов GaAs с многослойными покрытиями рассмотрено в подразделе 2.3.

Для структур Au-Pt-Ti-GaAs (п.2.3.1) характерно наличие большого числа диодов с низкотемпературными избыточными токами после напыления металлических покрытий. Под влиянием термического отжига, начиная с 200 °С, избыточные токи появляются с вероятностью близкой к едизпще, возрастает разброс характеристик от диода к диоду. Максимальные избыточные токи наблюдаются в контактах, термооб-работанных при 450 °С. Установленные закономерности свидетельствуют о том, что при относительной инертности границы Ti - GaAs в локальных областях контактов взаимодействия начинаются при более низких температурах. Действительно, на микрофотографиях поверхности покрытий можно видеть локальные учас тки, на которых произошла твердофазная перекристаллизация при 400 °С и далее при 300 °С (глава 1, п.1.4.2).

Для системы Au-V-GaAs (п.2.3.2) контакты были сформированные резистнвным и электроннолучевым способом напыления ванадия. Электрические характеристики различались, прежде всего, высотой потенциального барьера V3 < V¡> на » 0.15 эВ. Кроме того, для структур V;)-Au характерно наличие низкотемпературных избыточных токов (НИТ) при малых прямых смещениях, в тоже время как в диодах Au-Vp -GaAs ВАХ, измеренные при 77 К, имели параметр идеальности, плавно увеличивающийся при увеличении смещения. Термический отжиг приводит к увеличению высоты барьера в системе Au-V-j - GaAs до 0.9 эВ при 250 °С в течение 30 мин. или при 200 °С в течение 3 суток, на границе Au-Vp - GaAs Фь - меняется незначительно. Интересно, что при отжиге уменьшаются НИТ, что особенно заметно при 250-450 °С в системе Au-Va- GaAs и при 150-350 °С в Au-V¡>- GaAs. Одний из наиболее вероятный причиной поведения характеристик контактов Au-Vb - GaAs является генерация точечных дефектов при электронно-лучевом напылении в приконтактной области арсе-кида галлия. Отжиг при 200 °С (длительный), или при 250 °С (30 мин.) снижает концентрацию дефектов структуры, при этом изменяется высота потенциального барьера. Наличие на границе V - GaAs переходного слоя, содержащего фазы V-As и V-Ga, предотвращает взаимную диффузию атомов металлов и полупроводника в системе (п. 1.4.1, глава 1) и обеспечивает высокую термостабильность электрических характеристик в интервале температур 100+400 °С. Однако при 450 С золото проникает к границе раздела с арсеиидом галлия, что является, по-видимому, причиной роста параметра идеальности ВАХ контактов Au-VP -GaAs при температуре жидкого азота.

В подразделе 2.3.3 исследуются электрические характеристики системы Pd-(Pd+Ni+W>GaAs.

Выяснено, что существуют некоторые соотношения палладия, никеля и вольфрама, для которых параметр идеальности прямой ветви ВАХ остается близким к единице вплоть до 77 К. Высота потенциального барьера также не претерпевает существенных изменений в интервале температур 300+77 К. Оптимальными являются следующие составы сплавов, вес %: Pd - 30+60, W - 10+20, Ni- остальное. Следовательно, получен принципиально важный результат: характеристики диодов близки к идеальным в широком интервале температур 300+77 К. Удалось частично, а в некоторых случаях полностью, устранить (управляемо) НИТ на прямой ветви ВАХ в свежепри-готовлешшх контактах. Поскольку устранить низкотемпературные аномалии удалось путем целенаправленного согласования коэффициентов термического линейного расширения металла и полупроводника, имеет смысл говорить о существенном влиянии механических напряжений и дефектов структуры на механизм прохождения носителей заряда при низких температурах. Работа в этом направлении была завершена получением авторского свидетельства СССР на способ изготовления высокостабильных диодов с барьером Шоттки.

Влиянию термообработки в атмосфере водорода на свойства контактов в пленарном исполнении посвящен подраздел 2.3.4.. Нужно отметить, что деградация параметров контактов с металлизациями Au-Vp и Au-Pt-Ti происходит при низких температурах: 200+400 °С. Наблюдение структур в оптический микроскоп показывает, что имеет место диффузия золота по поверхности арсенида галлия, которая приводит к возникновению проводящих перемычек между выпрямляющими и омическими контактами. В результате таких перемычек характеристики становятся невыпрямляющи-ми. Исключение составляет система Pd-(Pd+Ni+W) - GaAs. В этом случае расстояние от выпрямляющего до омического контактов было значительно больше и барьерная

металлизация не содержала золото. Структуры имеют значительное последовательное сопротивление, обусловленное сопротивлением тонког о (~ 0.4 мкм) эпитаксиального слоя. Термообработка в атмосфере водорода не приводит к существенному изменению измеренных при 300 К вольтамперных характеристик контактов до температур ~ 500 "С. Резкий рост избыточных токов при одновременном увеличении последовательного сопротивления происходит после отжига при 600°С. Такое поведение ВАХ контактов обусловлено процессами, происходящими на межфазной границе. При формировашш интерметаллических фаз палладия и никеля с галлием и мышьяком (глава 1, п. 1.3.1, 1.3.2) арсенид галлия диссоциирует и г раница раздела с контактным слоем смещается к переходу подложка ¡-тина - эпитаксиальиая пленка п-типа. Последняя имеет толщину ~ 0.396 мкм и концентрацию носителей заряда 1.45х1017 см"3. Основным механизмом переноса носителей заряда в структурах на арсениде галлия с таким уровнем легирования является термо-полевая эмиссия, в особешюсти при низких температурах измерения.

В подразделе 2.4. исследовано поведение электрических характеристик структур после отжига с покрытиями на основе НГ, Мо, к с (п.2.4.1) и боридов тугоплавких металлов: Т1В2, ЬаВ6 (н.2.4.2).

Под влшпгием отжига (п.2.4.1) в Ли-ЛГ - ОаАэ при 300 °С, а в Аи-Мо-Н!" - ваАя при 350+400 °С появляются избыточные токи, особенно заметные при 77 К. Природа таких аномалий ВАХ диодов связана, как уже отмечалось выше, с наличием в контактах механических напряжений, сосредоточенных вблизи структурно-фазовых неодно-родностей, имеющихся в исходных контактах и развивающихся при термообработке.

В системе Аи-НГ - ОаЛз роль концентраторов напряжений могут играть включения АпОа2, формирование которых в наиболее дефектных участках возможно раньше, чем фиксируется методами ВИМС и ЭОС (п.1.4.3.1, глава 1). Эти включения ответственны, по-видимому, за искажения ВАХ при 300°С и за катастрофическую деградацию характеристик при более высоких температурах, когда происходит проникнове-1ше галлидов золота в арсенид галлия.

В структурах Аи-Мо-НГ - ОаА$ после отжига при 350+400 °С наблюдается увеличение параметра идеальности прямой ветви ВАХ, измеренной при комнатной температуре, что характерно для контакта с тонким диэлектрическим зазором. Появление такого зазора обусловлено образованием диоксида НГОг, расположенного вблизи границы с ОаДБ. При тех же температурах в локальных участках начинается, по-видимому, диссоциация СгаАч, обратная диффузия Ста и Ах и проникновение Мо и НГ в полупроводгапс. Эти явления ответственны за возникновение концентраторов на-пряжешш и НИТ при 350+400 °С. При повышении температуры межфазные взаимодействия становятся более интенсивными (фиксируются ЭОС и ВИМС) (глава 1, п.1.4.3.1), способствуют развитию трехмерной границы раздела и деградации характеристик контактов.

Таким образом, несмотря на то, что диффузии золота в системе Аи-Мо-11Г -ОзАб не происходит, деградация характеристик контактов начинается при тех же температурах, что и в системе Аи-НГ - ОаАв, где имеет место проникновение Аи к грашще с ОаАв и образование галлидов золота (п. 1.4.3.1, глава 1). По-видимому, общепринятая точка зрения об определяющей роли диффузии золота в приконтактпую область СаАэ в деградации характеристик структур Аи-тугоплавкий металл - ОаАя не является однозначной. Любые взаимодействия металла с полупроводником, приводящие к формированию локальных структурно-фазовых неодпородностей на межфазной грашще,

могут быть ответственными за искажения электрических характеристик приборов с барьером Шотгки.

Характеристики контактов Аи-Яе-Ш - ОаАэ остаются выпрямляющими после термообработки при 450 °С в течение 3 мии. и становятся иевыпрямляющнми при увеличении температуры и длительности отжига.

В структурах А1-Т1В2 - СаАв (п.2.4.2) взаимодействия методом РСА не зафиксировать вплоть до температуры 600 °С, однако методом ЭГО на поверхности образцов, термообработанных при 600 °С, обнаруживаются рефлексы новых фаз (глава 1, п. 1.4.4.2). Характеристики остаются стабильными до 400 С, при 500 °С В АХ становятся нсвыпрямляющими. При этой же температуре происходит изменение микроморфологии поверхности покрытий. Следовательно, в многослойных покрытиях 'ПВ2 не является инертным по отношению к арсениду галлия и не позволяет повысить термостабильность характеристик структур с барьером Шотгки.

Особый интерес представляют результаты исследований контактов А1-ЬаВ<; — ОаАв (п.2.4.2). Отличительной особенностью характеристик контактов А1-ЬаВб -ваАя, прошедших отжиг при 100+600 °С, является отсутствие заметных низкотемпературных избыточных токов. Не происходит и деградации ВАХ диодов во всем исследованном интервале температур отжига. Термостабильность параметров таких контактов обусловлена, по-видимому, тем, что взаимодействия в системе А1-ЬаВб - СаАэ не сопровождаются формированием ярко выраженных структурно-фазовых неоднородностей (глава 1, п. 1.4.4.1), которые могли бы служить концигтраторами механических напряжений. Возможно также снижение механических напряжений в системе за счет образования гетероперехода АЮаАз -ваЛв.

В целом, на основе проведешшк исследований можно сказать, что физико-химические реакции, протекающие на границе металл - полупроводник в процессе электрохимического осаждения и напыления металлических пленок, при термообработке (до 400 °С) контактов не оказывают существенного влияния на высоту потенциального барьера в структурах. Дальнейшее увеличение температуры отжига приводит к небольшому изменению (увеличению) Фь (в пределах ~ 0.2 эВ), определяемое, возможно, перестройкой системы собственных дефектов - системы ПЭС, закрепляющих уровень Ферми на поверхности. Можно считать установленным, что образование барьера Шотгки на арсениде галлия определяется собствешгыми состояниями полупроводника - поверхностными и дефектными. Стабильность электрических характеристик контактов при низких температурах измерения определяется неоднородностью приповерхностной области структур, дефектами, генерация которых в при-контакгной области полупроводника осуществляется под влиянием взаимной диффузии и образования соединений металла с компонентами полупроводника. Целесообразно использовать в качестве покрытия композицию А1-ЬаВ6. Межфазные взаимодействия в системе А1-ЬаВе - СаАэ, не приводят к деградации характеристик диодов во всем исследованном интервале температур отжига (100+600 °С). Граница арсенида галлия с контактным слоем остается достаточно совершсшюй.

В третьей главе рассмотрена роль механических напряжений и дефектов структуры в изменениях электрических параметров диодов с барьером Шоттки.

Во введении к главе (п.3.1.) отмечено, что за деградационные явления в структурах с барьером Шоттки могут быть ответственны механические напряжения в контактах, связанные с различием линейных коэффициентов термического расширения и модулей упругости полупроводника и металла. Причем, механические напряжения

могут взаимодействовать с системой дефектов полупроводника в приповерхностной области, делая ее резко неоднородной по площади. Если эти неоднородности уже существуют в контактах, то взаимодействия механических напряжений с дефектами наиболее эффекгившл в этих локальных областях. Поэтому наши исследования, в дальнейшем, были направлены на изучение влияния механических напряжений и дефектов структуры, результатов их взаимодействия на изменения электрических параметров "свежеприготовленной" системы металл - полупроводник и контактов, подвергнутых различным внешним воздействиям, а также на выяснение физической природы низкотемпературных аномалий ВЛХ, ответственных за деградацию струкгур.

В подразделе 3.2. исследуются остаточные механические напряжения в контактах. Анализируются следующие системы: № - ОаАй, Рс1 - СаАэ, Аи-У - ОаАз, Аи-РИЧ - СаАв, Р(1-(Рс1-1м-\\') - ОаАз, контакты содержащие Ш, Мо, Ие, а также металлизации на основе боридов: Т1В2 и 1.аВ6. Механические напряжения в системах изучались двумя методами: методом фотоупругости и по радиусу изгиба структур, измеренному рентгенографическим методом.

Одними из первых систем, в которых методом фотоупругости были изучены механические напряжения после высокотемпературного отжига, были контакты, содержащие в качестве металлизации № и Рс1. Установлено, что уровень остаточных напряжений немонотонно изменяется по мере повышения температуры отжига, причем контакты с никелем являются более напряженными. Кроме того, уровень напряжений значительно повьппается при наличии слоя 8Юг вокруг контактов. Минимальные напряжения в нетермообработанных образцах наблюдаются в системе Рс1-(Р(1+Мк СаАв. Следовательно, подбором соотношения компонентов в сплаве удалось снизить напряжения па 1ранице металл-полупроводник (о чем говорилось в главе 2). При термообработке, когда формируются интерметаллические соединения палладия и никеля с галлием и мышьяком, напряжения растут, достигая максимальных значений при 500 + 600 °С. Для систем, содержащих V, НТ, Мо, К с уровень механических напряжений изменяется и интервале от 2х105 до 9х105 Па, т.е. как правило, не превышает ~ 1 х 106 Па. Минимальные значения напряжений ~ (2 -г- 4)х 105 Па наблюдаются в системе Аи-НТ- ОаАз где, начиная с 400 °С, происходит интенсивное взаимодействие золота с галлием, причем имеют место ярко выраженные неоднородности структуры контактного слоя. В системах с многослойными покрытиями на основе МГ и Мо, I К и ке, отличающихся более высокой термостабилыюстьто элементного и фазового состава, наблюдается увеличение уровня напряжений в ~ 1.5 раза при повышении температуры отжига.

На основе аншшза закономерностей изменения механических напряжений в сочетании с данными о межфазных взаимодействиях и термостабилыюсти электрических характеристик контактов, можно сделать следующее предположение. По-видимому, механические напряжения, развивающиеся при отжиге, релаксируют в процессе охлаждения образцов при формировании контактного слоя нового состава. Хотя интегральные остаточные напряжения в структурах имеют в целом невысокий уровень (< 1С6 Па), возникают локальные механические напряжения, в активной области контактов происходит разупорядочение полупроводтпеа, что в свою очередь приводит к деградации электрических характеристик.

Исследованию процессов дефектообразования в структурах металл - ОаЛя посвящен подраздел 3.3. Микроморфолопно покрытий и поверхности ОаАя после удаления металлов изучали в растровом электронном микроскопе РЭМ-200 и в элек-

тронном микроскопе УЭМВ-100 К (метод платиноугольных реплик). Плотность дислокаций определяли металлографическим способом. Информацию о дефектах вакан-сиониого типа в прилегающем к контакту слое GaAs получали методом электронно-позитрошюй ашшгиляции (ЭПА) из анализа углового распределения ашшгиляцион-ных фотонов (УРАФ).

Показано, что возникающие на контактах механические напряжения частично релаксируют за счет генерации новых дислокаций, которые выявляются в сернокислотном травителе па поверхности GaAs после удаления контактного слоя. При электроосаждении слоя никеля толщиной 0.2 мкм общая плотность дислокаций в прикон-тактной области достигает 2хЮ5 см"2 (по сравнению с исходной (3+4)х104 см"2). В палладиевых покрытиях внутренние напряжения ниже, чем в никелевых, а их релаксация лишь незначительно увеличивает плотность дислокаций под контактами (до ~ 7х104 см"2). Под влиянием отжига структур, начиная с ~200 °С, в результате диффузионного массопереноса и химических реакций происходит изменение фазового состава и морфологии контактов (глава 1), а также механических напряжений (сг) и плотности дислокаций (Nd). В системе Pd-GaAs остаточные напряжения растут при Тотж = ЮО °С, а при дальнейшем повышении температуры отжига до 400 °С снижаются за счет увеличения плотности дислокаций. В образцах, обработанных при 500 °С, присутствует, в основном, упругая компонента деформации, плотность дислокаций близка к Nd в исходном материале.

Методом элекгрошю-позитрошюй аннигиляции на примере Ni-GaAs показано, что фазовые превращения и явления упругой и пластической деформации сопровождаются перестройкой дефектов вакансионного типа в прихонтакпюй области GaAs, а под влиянием термообработки происходит изменение концентрации и типа дефектов. У контактов с тонкими (100 им) и толстыми (500 им) слоями никеля эти изменения различны, что свидетельствует о той роли, которую играют в структурно-фазовых превращениях развивающиеся на границе механические напряжения, уровень которых увеличивается с ростом толщины металлического слоя. При толщине слоя Ni 100 им концентрация дефектов остается неизменной в диапазоне 100+400 °С. Для структур с толщиной никелевого покрытия 500 им обработка при 100+200 °С приводит к отжигу некоторого количества простых дефектов. Образование сложных комплексов начинается при 300 °С и завершается при 500+600 °С, при этом число дефектов резко снижается.

Таким образом, при электрохимическом осаждении никеля и палладия на арсе-ниде галлия при комнатной температуре на межфазной границе происходит формирование интсрметаллических соединений с компонентами подложки (глава 1). При этом развиваются механические напряжения, релаксация которых приводит к увеличению плотности дислокаций в приконтактном слое GaAs. Одновременно в этой области увеличивается концентрация дефектов вакансионного типа. Под влиянием термического отжига при 200+600 °С, когда происходит дальнейшее фазообразование, в приконтактной области арсенида галлия имеет место перестройка дефектов структуры: изменение плотности дислокаций, объединение позитронно - чувствительных дефектов в сложные комплексы. В контактном слое развиваются структурно-фазовые неоднородности, которые могут играть роль концентраторов механических напряжений. Вольтамперные характеристики таких диодов отличаются высокими прямыми избыточными токами и деградируют при 300+400 °С.

В подразделе 3.4. анализируется влияние различных технологических факторов на величину механических напряжений и плотность дефектов, и показано существенное влияние их па вероятность появления избыточных токов в прямой ветви ВАХ при низких температурах.

Для более наглядной систематизации результатов вводится вероятность появления избыточных токов на прямой ветви ВАХ: !'0 =У1/У2, где У1 - число диодов с аномалиями, У2 - общее число исследуемых структур. Расчет 1'0 производился по 15 -5- 20 характеристикам. Эксперименты показали, что вероятность появления избыточных токов значительно выше для контактов, изготовленных на слиточном арсениде галлия, чем для диодов на эпитаксиальчом ОаАэ. Прослеживается заметная роль защитной пленки . Простое удаление БЮг приводит к существенному улучшению прямой ветви ВАХ при низких температурах. Специальный подбор барьерообразую-щего металла также позволяет уменьшить избыточные токи и вероятность их появления. Для контактов Р(1+1чЧ+\У - СгаЛы (осажденных электрохимическим способом), М/Аб - ОаЛя, А1-ЬаВ6 (на п-п'-ОаЛв) без БЮг наблюдаются характеристики, практически идеальные во всем температурном интервале измерений (параметр идеальности п = 1.02+1.04). Прежде, чем проводить дальнейшее обсуждение экспериментальных результатов, проанализируем возможные системы дефектов, не вдаваясь подробно в тип дефектов, а также источники механических напряжений в контактах металл-полупроводник, исходя из общей точки зрения.

В полупроводниковом материале, не подвергнутом специально каким-либо внешним воздействиям, имеется система собственных дефектов. Обозначим плотность этих дефектов через Л,,. Причем необходимо разделить систему, плотность,

дефектов для эпитаксиалыюго (/)у ) и слиточного (1)у) материалов: кристаллы эпи-

3 с

таксиального арсенида галлия, как правило, более совершенны и поэтому Оу < иу . При различных внешних воздействиях система дефектов в полупроводниковом материале изменяется: появляются новые дефекты, растет котщешрация имеющихся, либо и то и другое. Тогда: 1),{ = /.),, + /)" + I)", Пт = Оу + о" +и Ог +Пу,

системы дефектов после воздействия электронного облучения (Од), высокотемпературного отжига (Иг) и неоднородного внешнего давления (Эр), соответственно, где - изменение плотности собственных дефектов под влиянием внешнего воздействия. Итак, система дефектов О имеет следующие компоненты, проявляющиеся при различных условиях: /) (/.),/ (Оу, / )'; ), /)к,])г,/)/,У

Диалогичным образом классифицируем источники механических напряжений. В исходных образцах источниками напряжешш являются различного рода собственные нарушения, и в первую очередь, дислокации. Величину собственных напряжений обозначим через сгг. Естественно, в более совершенных кристаллах, например, в

эпнтаксиальных слоях сту значительно меньше, чем оу в слиточных ((Ту < <Ту). Тогда: ам =сгу + а у , а5 =ау )-оу и а,, =ау +(Тр +<Ту величина меха-штческих напряжений за счет разности коэффициентов линейного расширения и модулей упругости металла и полупроводника (<тл/), значение напряжений, возникающих за счет различия этих параметров для пленки БЮг и полупроводника (сг5) и механические напряжения при воздействии на структуру металл-полупроводник внеш-

ним давлением (всесторсмшее сжатие, одноосное, либо неоднородное давление на контакты)(сг,,).

Для механических напряжений имеем компоненты:

а(сгу (сгу ,сггУ Кроме того, необходимо учитывать взаимодействие

механических напряжений (ег) с дефектами (О), которое может приводить к значительной неоднородности их распределения по площади контакта.

Для оценки влияния каждой из компонент плотности дефектов (Ц) н величины механических напряжений (<т) необходимо создать оптимальные условия, при которых значения этих величин минимальны, а затем постепенно вводить одну из компонент и при этом анализировать поведение В АХ, вероятность появления избыточных токов. Все возможные ситуации сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Ж№> П.П. Компоненты Б и а. Ро Примечание

1 пэ э „ -0.1 Эпит. ваАБ, Р(1+№+\У (электрохим. осажденный)

2 пэ э ^ -0.15 Эпит. ваЛв, Ра/Ав, А1-ЬаВ6

3 г>э „э „ -0.2 Эпит. ваАБ, Рс1, Аи-Ур

4 пэ э _ -0.3 Эпот. ваАБ, N1, Аи-РьТ;

5 „э э Оу,Оу,аш,а5 -0.4 Эпит.СаА^Рё+М+ХУ.БЮг

6 Бу ,сгу ,смл,(т5 -0.5 Эпиг. СаАБ, М\ БЮг

7 пс ^ -0.6 Слит. СаАв, Рс1+№+\У

8 пс ^ -0.65 Слит. ОаАв, М

9 -0.75 Слит. ваЛв, М", 8Ю2

10 -0.8 Слит. Эпит.ОаАБ, М", 5Ю2, Деформ.

11 -0.9 Слит. Эпит. ОаАв, М*, БЮг, Облуч.

12 -0.96 Слит. Эшгг. СаАв, М*. БЮг, Отжиг.

М* - параметры металла барьерообразующего контакта не оптимальны по отношению к СаАз.

Итак, проведенные исследования и анализ показали, что даже в исходных структурах имеется значительная вероятность появления избыточных токов на прямой ветви ВАХ (1-9 позиции в таблице). Вероятность Ро коррелирует с количеством различных факторов, способствующих увеличению плотности дефектов и усилению механических напряжений в контактах.

Низкотемпературное поведение прямой ветви ВАХ диодов с барьером Шоттки при неоднородном давлении и природа избыточных токов рассмотрено в подразделе 3.5.

В подразделе 3.5.1. описана методика эксперимента. Неоднородное распределение напряжений под контактом создавалось цилиндрическим индентером, с диаметром, значительно меньшим диаметра контакта. Причем индентирование осуществля-

лось в центре и на периферию контактных площадок. Для выявления более жесткой корреляции между появлением аномалий на прямой ветви ВАХ и механическими напряжениями (Dp, о>) ( индуцированными внешним давлещгем), помимо основной структуры Ni-Pd-GaAs, выбирались образцы с различными величинами исходных механических напряжений и системой дефектов (согласно таблице 1).

Связь неоднородного давления с НИТ в прямой ветви ВАХ рассмотрено в подразделе 3.5.2.

Исследования показали, что под действием неоднородного внешнего давления на прямой ветви ВАХ появляются избыточные ток, характер которых аналогичен аномальным токам после термообработки и других внешних воздействий (избыточные токи имеют вид 'ступеньки'). Причем величина и ширина 'ступеньки' в большинстве случаев коррелирует с величиной давления.

Индентирование центра контактных площадок приводит к появлению аномальных тензоэлектрических эффектов, причем существует три области давлений, в которых характер изменения ВАХ различается. Увеличение неоднородного давления до некоторого значения Pt приводит к росту избыто'шых токов, т.е. к снижению высоты потенциального барьера. В области более высоких давлений (от Р] до Р2) дальнейшего снижения ФЬк (Фьк - величина высоты потенциального барьера, рассчитанная по величине избыточных токов при 77 К) не происходит, имеет место эффект насыщения. При d„„ = 30+70 мкм Pi = (4+6)х108 Па, Р2 з (11+12)х108 Па. В области давлений < Р2 искажение характеристик является обратимым: при снятии давления или при на-гревашш образцов до комнатной температуры ВАХ возвращаются к исходным. В области Р > Р2 имеет место необратимое изменение характеристик. При индентирова-нии периферии контактов эффекты аналогичны, лишь величина давлений ниже. Результаты эксперимента по индентированию структур, содержащих различное количество компонент D и а (согласно таблице 1), показали, что чем больше составляющих D и сг присутствуют в контактах, тем меньше величина давления, необходимая для индуцирования избыточных токов (появления их с вероятностью, близкой к единице).

Анализ модели и расчет температурной зависимости прямой ветви ВАХ с учетом токов локальных областей, проведен в подразделе 3.5.3.

Из всех экспериментально измеренных характеристик, имеющих избыточные токи, были выбраны те, в каналах которых реализуется Т — эмиссия, о чем свидетельствует анализ температурной зависимости дифференциального наклона ак ~ dlnlx /dU и коэффициента идеальности (п s 1.02+1.14) в области избыточных токов.

Анализ ВАХ с избыточными токами показывает, что такое вид прямой ветви можно описать, если предположить, что параллельно основному диоду подключен другой (локальная область, канал в ОПЗ), имеющий пониженное значение высоты потенциального барьера Фьк, малую площадь Sk и некоторое последовательное сопротивление RK. Вводится параметр, характеризующий температурную зависимость прямой ветви в полулогарифмическом масштабе: Z, = AUt/AT (где AUt - разность напряжений при фиксированном токе Io,^ = Ю~10 A, a AT = Т2 - Ti). Параметр Е, в первую очередь зависит от площади контакта Используя величину вычисленную из экспериментальной температурной зависимости избыточных токов (£ » (0.8+0.9)х10~3 В/К) и градуировочную прямую, рассчитанную по формулам

5 dT e{ Ar2S J А т Ti AST?

для диапазона температур 80 К + 120 К, можно определить значение Sk для локальной области: IxlО14 см2, dK ~ З.бхЮ"7 см (0.0036 мкм).

При расчете последовательного сопротивления локальной области, размеры которой значительно меньше толщины полупроводниковой пластины, необходимо, в первую очередь, учитывать сопротивление растекания

А 3 я2агк Ъжгепац(1 к

Из экспериментальной зависимости ВАХ можно оценить ограничивающее ток через канал сопротивление: Яю » 0.89х 104 Ом. Однако расчет И-кт, согласно формуле (4) (Бк определено из температурной зависимости избыточных токов) дает значения последовательных сопротивлений значительно выше экспериментально определяемых. Исходя из исследований, представленных в главе 1, следует, что размеры нару-щеных областей на поверхности и в приконтактной области составляют порядка ~1 мкм (Ю'4 см). Эти размеры значительно больше размеров локальных областей, ответственных за избыточные токи а (3+4)х10~7 см). Поэтому можно сделать предположение: канал, ответственный за избыточные токи, находится внутри нарушенной области. Тогда сопротивление растекания можно рассчитывать по отношению к нарушенной области (т.к. ее размеры на три (по крайней мере) порядка больше канала), а не ко всему исходному объему полупроводника. Кроме того, концентрация носителей заряда и их подвижность в нарушенной области отличаются от объемных значений полупроводника. Подставляя значения р и п в формулу (4), получаем значение 11Кт, соизмеримое с Ккэ: Ккт » 1.09х104 Ом, Ккэ ® 0.89х104 Ом.

Высота потенциального барьера в канале, определенная экспериментально из ВАХ, равна: Фьк = 0.50 эВ, что существенно ниже исходного значения, определешю-го при температуре 300 К: ФЬо = 0.87 эВ и ниже теоретического значения при 77 К с учетом изменения ширины запрещенной зоны с температурой: ФЬт ~ 0.97 эВ. Вопрос о причине столь значительного снижения Фь в локальной области остается пока открытым. Можно предположить, что за счет процессов гетерировашм в нарушешюй области происходит сутцествешюе перераспределение дефектов, уменьшении их в локальной области (канал имеет размер -ДО^-ИО"6 см). Эго приведет к изменению системы поверхностных состояний, положения уровня Ферми на поверхности (формула (1), /1-3/) и снижению Фь.

Общий ток через структуру с учетом локальных областей можно записать следующим образом: 1 = Ьг + 1о, где

1К -1кКб), (5)

Предполагается, что основным мехшшзмом прохождения носителей заряда, определяющим 1к и 10, является термоэлектронная эмиссия, т.е. показатель идеальности для тока в канале и для общего тока равен 1. При малых напряжениях смещения измеряемый ток I равен току через канал, причем Бк « Бо, Ик > Кб, температура в канале Тк и его удельная проводимость рк не отличаются от значений соответствующих параметров Тир нарушешюй области контакта. Учитывая, что в контакте может присутствовать несколько участков с пониженной высотой барьера, получаем следующее выражение для прямой ветви ВАХ:

/=7Г

•^^ехрГ^ЛехрГ-^

Ч кт J л кТ

(6)

,кТ ) \кТ ) Ч к'Г

Здесь ASti = Sti/S, АФц = Фы, - ФЫо, Фь = Фы - АФ, Ф^ = Фг,„ - ЛФ, где Фи, Sti, Ru - параметры i-ro канала. Имеется хорошее соответствие расчетных (согласно формулы (6)) и экспериментальных кривых.

В целом, можно сказать, что возникающие в контактах механические напряжения частично снижаются за счет генерации дислокаций, а также перестройки дефектов ваканснонного типа в приконтактной области GaAs. Вероятность появления из-быточшлх токов на прямой ветви ВАХ в низкотемпературной области коррелирует с количеством различных технологических факторов, способствующих увеличению плотности дефектов и усилению механических напряжений в контактах. Возникновение избыточных токов обусловлено наличие в приконтактном слое нарушенной области (d(Io > 1 мкм) с повышенной концентрацией носителей заряда, в которой находится узкий канал (с!к s Ю'^Ю"6 см) с пониженным значением высоты потенциального барьера (Фьк)- Ограничешге тока в канале осуществляется последовательно подсоединенным сопротивлением растекания (Rk). В большинстве случаев основным механизмом переноса носителей заряда в канале является Т - эмиссия. Расчет ВАХ структур с применением предложенной модели показал не только качественное, но и количествешюе соответствие экспериментальных и теоретических кривых.

В четвертой главе представлены результаты исследование электрических характеристик диодных структур на основе GaAs, содержащего глубокие уровни.

Во введении к главе (п.4.1) отмечено, что наиболее простым способом введения дефектов является облучение кристаллов высокоэнергетическими частицами. Изменяя условия облучения, тип и энергию падающих на кристалл частиц, можно в достаточно широких пределах влиять па характер и распределение возшпсающих дефектов и изменять свойства материала. Первые же эксперименты обнаружили ряд интереснейших эффектов, связанных с радиационными дефектами, которые образуют целый спектр глубоких уровней в запрещенной зоне полупроводника.

В большинстве экспериментальных работ барьер Шоттки используется как наиболее удобный и информативный инструмент для определения параметров глубоких уровней. Однако, изучению механизмов переноса носителей заряда в поверхностно-барьерных структурах после введения радиационных дефектов (системы глубоких уровней) посвящено весьма ограниченное количество работ.

В данной главе представлены оригинальные результаты исследований, направленных на изучение физических процессов, протекающих в системе металл - полупроводник, содержащей глубокие уровни. Система глубоких уровней создавалась путем введения радиационных дефектов облучением электронами и имплантацией ионов кислорода, что позволяет построить модельную структуру металл-арсенид галлия, заведомо содержащую глубокие уровни в запрещешюй зоне.

Влияние электронного облучения на электрические свойства поверхностно-барьерных структур, рассмотрено в подразделе 4.2. Для исследований использовался слиточный и эпитаксиалышй GaAs с ориентацией поверхности (111)А, (111)В, (110), (L00) и концентрацией носителей заряда п0 = 7х10ь см"3, Зх1016 см"3, ЗхЮ17 см"3. Ра-

диационные дефекты вводились облучением электронами с энергией 2 МэВ. Для экспериментов использовались следующие дозы облучения (Б): ЗхЮ15 см"2, 6х1015 см" 2, 8х 1015 см"2 при исходной концентрации свободных носителей заряда в материале По.-ЗхЮ16 см"3, 6х1016 см"3. Прип0 = Зх 10п см"3, доза составляла ЗхЮ16 см"2.

Анализ ВАХ диодов при комнатной температуре (и выше, до 325 К) после облучения показывает, что прямая ветвь для всех исследуемых структур практически не изменяет общего вида (для напряжений смещения < 0.4 В). Коэффициент идеальности остается меньшим 1.1 для всех доз облучения. Облучение электронами снимает анизотропию высоты потенциального барьера в контактах в зависимости от кристаллографической ориентации поверхности полупроводника:

ФЬ(111)А < Фь(110) < Фь(100) < Фь(111)В, (7)

что связано, по всей видимости, с изменением плотности поверхностных состояний, определяющих закрепление уровня Ферми на поверхности ваАя.

Для структур, подвергнутых облучению дозами 6х1015 см"2 и 8х1013 см"2 при смещениях больше 0.4 В наблюдается отклонение зависимости I, и от экспоненциальной, связанное с возрастанием последовательного сопротивления базы диодов (1^с) за счет компенсации ОаА$. Вид прямой ветви ВАХ в этом случае описывается выражением:

пк 7

Из анализа температурной зависимости 1*Г) и емкости барьера, а также кривых термостимулированных токов (ТСТ) было определено энергетическое положение глубоких уровней, связанных с радиационными дефектами. Величины энергий ионизации глубоких центров хорошо согласуются с данными, опубликованными в литературе.

Наиболее интересным представляется поведение прямой ветви ВАХ контактов, облученных дозами ЗхЮ15 см'2 (по = ЗхЮ16 см"3) и ЗхЮ16 см"2 (по = ЗхЮ17 см"3), в области низких температур. Начиная с температур порядка 200 К, возникают избыточные токи, проявляющиеся на прямой ветви в виде "ступеньки", аналогичные рассмотренным в предыдущей главе. Причем после облучения, в отличие от ранее рассмот-реиньгх структур в гл.З, 11к имеет температурную зависимость. Изменение Як с температурой обусловлено наличием в нарушенной области довольно большой концентрации глубоких центров, происходит компенсация области с понижением температуры. Выражение для ВАХ диодных структур, содержащих глубокие уровни:

2 ( ____(еиЛ____[ с/

1 = Ц

/г=^ехр|-^ехр^ехр ^

}}

(9)

где Иы, Ибо - коэффициенты, определяемые из экспериментальных графиков, Е^,, Еа0 - энергетическое положение глубоких центров, ответственных за компенсацию.

Подраздел 4.2.2. посвящен анализу резонансного туннелирования в прямосме-щенных диодах с барьером Шоттки. Данный механизм позволяет говорить об эффективном снижении высоты потенциального барьера в каналах, содержащих глубокие уровни. Качественный анализ полученных выражений для тока прямой ветви при низких температурах свидетельствует о возможности появления НИТ, связанных с резонансными явлениями в локальных областях.

Анализ закономерностей в обратной ветви ВАХ структур после облучения также позволяет предположить о наличие составляющей тока, обусловленной резонансными явлениями в ОПЗ (п.4.2.3). Для обратной ветви использовалось известное из литературы /4/ аналитическое выражение с учетом резонансного туннелирования через отдельные, не взаимодействующие уровни. Количественный анализ показал, что удовлетворительное согласие с экспериментальными данными наблюдаются при комнатной температуре для тока через уровень с энергией ионизации Е £ 0.2 эВ.

В плане дальнейшего изучения роли глубоких центров в процессах переноса носителей заряда и деградации параметров приборов проведено исследование структур с барьером Шоттки, изготовленных на арсениде галлия, имплантированном ионами кислорода (п.4.3.). Выбор кислорода обусловлен тем, что он является одной из основных фоновых примесей в GaAs. Влиянием кислорода объясняют в ряде случаев деградацию приборов при технологических отжигах.

В подразделе 4.3.1. описана методика эксперимента. Имплантацию кислорода проводили в эпитаксиальные слои n-n+-GaAs с По = 7х1015 см"3 и 1х1016 см"3 при комнатной температуре ионами с энергией 100, 125, 150 кэВ. Плотность тока ионов 0.002 мкА/см2, доза (1.25+2)х10ю см"2. Постимплантационный отжиг осуществляли в атмосфере водорода в течение 30 мин при температурах TV* = 500, 500+600, 600, 700, 800 °С. Проводилось исследование поведения вольтамперных характеристик диодов в интервале температур 77-300 К. Наличие глубоких уровней в активной области приборов контролировали методом термостпмулированных токов.

Анализ кривых ТСТ (п.4.3.2) позволил определить энергетическое положение относительно дна зоны проводимости следующих уровней: Ei = Ее - (0.19+0.24) эВ, Е2 = Ес - (0.28+0.32) эВ и Е3 = Ее - (0.41+0.43) эВ. После отжига при 600 °С проявляется, главным образом, центр Е3. Все три уровня обнаруживаются в образцах, подвергнутых отжигу при температурах > 700 °С, которые требуются для полной активации центров, связанных с кислородом. Энергетическое положение центров, обна-ружештых в исследованных нами структурах с барьером Шоттки, близки к известным из литературы уровням.

Подраздел 4.3.3. посвящен исследованию влияния глубоких центов, связанных с имплантацией кислорода в GaAs, на ВАХ структур с барьером Шоттки. Существенным отличием от результатов, полученных при облучении электронами, является появление на прямой и обратной ветвях ВАХ генерационно-рекомбинационной составляющей тока при малых смещения и комнатной температуре. Причем с увеличением температуры отжига величина генерационно-рекомбинационной составляющей тока растет. По всей видимости, активизируются центры, участвующие в генерационно-рекомбинационных процессах, возможно уровень Е3 = Ее - (0.41+0.43) эВ. Для некоторых структур составляющая тока в этой области напряжений имеет омический характер. Уровень избыточных омических и рекомбинационных токов снижается при охлаждении образцов и при 130+170 К становится ниже значений s 10"" А. Интересно отметить, что для большинства изученных в настоящей работе структур, избыточные токи при низких температурах в прямой ветви, отсутствуют. Более того, НИТ на прямой ветви ВАХ таких контактов не удается инициировать и внешним неоднородным давлением с помощью индентера. Этот факт свидетельствует о том, что процессы, происходящие в приповерхностном слое при имплантации ионов кислорода и последующим отжиге, препятствуют образованию локальных неоднородностей на границе раздела.

При исследовании избыточных низкотемпературных токов в прямой ветви ВЛХ в диодных структурах были обнаружены низкочастотные флуктуации тока (НФТ), особенно проявляющиеся в структурах с глубокими уровнями (после облучения электронами) (п.4.4.). Для выявления корреляционной зависимости НФТ с величиной аномальных токов измерялось амплитудное значение шумового напряжения на последовательной нагрузке. Измерения проводились прямым методом. Показано, что амплитуда НФТ зависит не только от величины избыточных токов, но и от температуры окружающей среды. Из литературы известно, что за низкочастотные шумы в арсенидгаллиевых структурах с барьером Шоттки ответственны глубокие уровни, играющие роль центров генерации и рекомбинации носителей заряда. На основе анализа температурной зависимости амплитуды НФТ высказано предположение, что в процессах генерации и рекомбинации участвуют два уровня, проявляющихся в различных температурных диапазонах.

В целом, исследование в широком интервале температур (300+77) К электрических характеристик контактов металл - арсенид галлия, содержащих глубокие уровни, введенные заведомо контролируемым способом, показало, что механизм переноса носителей заряда в системах в значительной степени определяется концентрацией и энергетическим положением глубоких центров, связанных с дефектами, возникающими при облучении электронами и имплантации ионов кислорода.

Пятая глава посвящена тензоэлектрическим явлениям в диодах с барьером Шоттки.

Во введении к главе (п.5.1) отмечено, что достаточно большой интерес представляют полупроводники и различные структуры на их основе в плане исследования влияния давления на них как с целью выяснения механизма тензочувствительности, уточнения энергетического спектра разрешенных зон полупроводникового материала и природы уровней, расположенных в запрещенной зоне, так и для разработки миниатюрных и высокочувствительных датчиков давления. К моменту начала наших исследований в литературе практически отсутствовали сведения об изучении механизма тензочувствительности в реальных структурах с барьером Шоттки на ОаАя в условиях гидростатического давления. А для контактов, изготовленных на арсепиде галлия, содержащем глубокие центры, литературные данные вообще отсутствовали. В связи с этим в данной главе представлены результаты изучения влияния всестороннего, одноосного и импульсного давлений на электрические характеристики контактов металл - ваАз. Особое внимание уделено тензоэлектрическим явлениям в структурах, содержащих глубокие уровни (связанные с радиационными дефектами после облучения электронами и имплантацией ионов кислорода). Задачей этих исследований являлось выяснение механизма тензочувствительности барьеров Шотгки, а также изучение возможности использования диодов в практических разработках по созданию тензодатчиков.

Исследования показали (п.5.2.1.), что под влиянием всестороннего сжатия высота потенциального барьера, определяемая из вольтамнерных характеристик для структур, в которых механизм переноса носителей заряда определяется термоэлектронной эмиссией, линейно растет с повышением давления. Коэффициент изменения Фь с давлением у® = (11.7 ± 0.1)х10"п эВхПа"1 практически совпадает с литературными данными для барического коэффициента ширины запрещенной золы арсенида галлия (10+12)х 10"п эВхПа'1. Точная корреляционная зависимость между изменением Фь и шириной запрещенной зоны с давлением означает, что при всестороннем сжатии

имеет место стабилизация уровня Ферми на границе раздела металл-полупроводник относительно потолка валентной зоны. Согласно современным представлениям о природе формирования потенциального барьера положение уровня Ферми на границе определяется уровнем локальной электронейтральности (Ei„n) для GaAs. Расчеты показывают 151, что барический коэффициент Ецга относительно вершины валентной зоны (уровня Г8у) составляет -0.56x10"" эВхПа"1, что означает практически "фиксацию" Elim и уровня Ферми относительно валентной зоны.

Значение коэффициента тензочувствителыюсти прямого тока

Yi =

кТ

с1Фк

с1Е„

-4.5x10 Яа~

(10)

ШР ШР

для термоэлектронной эмиссии не зависит от напряжения смещения. При увеличении концентрации носителей заряда в полупроводнике (до 1х 1019 см"3), т.е. при изменении механизма переноса носителей заряда от Т- к Т-Г- и Р- эмиссии относительная чувствительность прямого тока к давлению падает и появляется линейная зависимость у\ от напряжения смещения:

7т~р ■

1 d0b (Фь -eU)

dP

№ \кТ

Е,

оо

kTshl 2-

кТ

JJm^ m. dP

l de ч

IdP M")

1 d0h Фк - eU

оо

Здесь Ею =

eh

dP

1/2

2 Бп

dm'n dP

edP

(12)

"o m'„e

■ параметр, определяющийся свойствами полупровод-

кика и связанный с прозрачностью барьера, остальные обозначения стандартные.

Исследования, выполненные при различных температурах окружающей среды при одноосном давлении (п.5.2.2.), показали, что механизм тензочувствителыюсти не меняется в диапазоне температур (77+300) К.

Под влиянием облучения электронами и имплантации ионов кислорода появляется сложная зависимость от напряжения смещения, характер которой определяется концентрацией и типом вводимых глубоких уровней и связан с особенностями ВАХ контактов (п.5.3.). Существенную роль при малых напряжения смещения играют локальные области, каналы, с учетом которых тензочувствителыюсти равна:

е

dlnl dP

hYio +1 KYik:

кТ

КК^КУяк

Л X + MkIk

(13)

1+ — R, kT

к ^ к

где пк=~

d<P,

ьк.

kTdP'

YRK

dlnR,

l^AT'Sexri

kT kT

<2\

dP eU

;7 = /0+7д-;

Ф,

eU

При наличии на прямой ветви DAX участка, связанного с ограничением тока сопротивлением объема GaAs (Re), за счет компенсации проводимости глубокими уровнями, выражение для у[ имеет вид:

—nJv-■ (14)

Ш 1+ -I1L

пкТ 6

dOh dlaRg

Общее выражение для тензочувствительности прямого тока в зависимости от напряжения смещения имеет вид:

dP 1 { kT 0 6) 1 у кт К к) (15)

-^(^ПбУш +4КкГж]

kT кТ 6 0/_

Имеется хорошее соответствие между экспериментальными и расчетньши кривыми, согласно формулам (11-13).

В подразделе 5.4. обсуждается влияние импульсного давления на характеристики диодов с барьером Шоттки. Исследовались исходные диодные структуры, а также содержащие глубокие уровни. Получено, что механизм тензочувствительности прямого тока остается неизменным и при импульсном давлении. Характер зависимости yj от напряжения смещения определяется особенностями ВАХ. Кроме того, показано, что имеется возможность при измерении ВАХ одновременно анализировать зависимость у! = dlnl/dP от напряжения смещения.

В целом, изученные в данной главе тензоэлектрические характеристики свидетельствуют о том, что механизм чувствительности структур к давлению при термоэлектронной эмиссии определяется изменением высоты потенциального барьера. При смене механизма переноса носителей заряда в структурах (от Т к T-F и F), а также при введении глубоких уровней характер зависимости y¡ от напряжения смещения определяется особенностями поведения ВАХ.

где Jo =Л7,25ехр

В шестой главе рассмотрены датчики неэлектрических величин с использованием структур с барьером Шоттки, приборы и устройства на их основе.

Во введении к главе (п.6.1) отмечается, что поверхностно - барьерные структуры выгодно отличаются от других полупроводниковых приборов (например, р-п - переходов) прежде всего наличием, фактически, на поверхности потенциальный барьер и имеющего непосредственный контакт с окружающей средой. Поэтому любые изменения состояния среды (газовый состав атмосферы, температура и т.д.) сказываются на его электрофизических свойствах. В связи с этим дальнейшие исследования были направлены на разработку различных датчиков неэлектрических величин, использующих в качестве чувствительного элемента диоды с барьером Шоттки.

В подразделе 6.2.1. анализируются физические особенности работы структур с барьером Шоттки на СаА$ при использовании их в качестве чувствительного элемента к температуре. Анализ и экспериментальные исследования показали, что наиболее

целесообразно использовать в качестве источника полезного сигнала прямую ветвь ВАХ при пропускании через диодную структуру постоянного тока, т.е. зависимость падения напряжения на контакте от температуры (и(Т)) (вольт-температурную характеристику (ВТХ)). Расчетные значения коэффициента термочувствительности а(Т) = <Ш(Т)/<1Т и Р(Т) = с!а(Т)/(1Т близки к значениям, полученным на основе экспериментально измеренных ВТХ. Наиболее важным параметром является коэффициент нелинейности ВТХ т| = (1 - а|(Т,)/а2(Т2))х100 %, существенно зависящий от соотношения параметров структуры (площади барьерообразующего контакта, концентрации свободных носителей в базе диода, постоянного тока через структуру). Анализ ВТХ позволил оптимизировать данные параметры и определить условия изготовления структур с низким значением т| (< 0.5 %, расчетные значения ~ 3 %).

Данные исследования позволили разработать и изготовить датчик температуры, превосходящий по своим параметрам существующие датчики температуры данного класса (подраздел 6.2.2.). С цель унификации датчиков по выходному сигналу (а = 10 шВ/ °С, и(Т) = 0 при Т = 0 °С) применен электронный блок, позволяющий компенсировать технологический разброс высот потенциального барьера (собственное сопротивление при определенном токе смещения) и коэффициентов термочувствительности различных чувствительных элементов.

В пп 6.2.3. приведены различные приборы и устройства по измерению температуры на основе разработашюго датчика. К ним относятся: электронный термометр широкого назначения, четырехканальный электронный термометр, устройство по измерению потребляемой тепловой энергии различными помещениями.

В подразделе 6.3. представлены датчики импульсного и статического давления на основе структур с барьером Шоттки. В пп.6.3.1. рассмотрена классификация, сравнительные характеристики и особешюсти эксплуатации различных преобразователей давления.

Для снижения температурной зависимости выходного сигнала датчиков давления (п.6.3.2.) поверхностно-барьерные структуры формировались на арсениде галлия с концентрацией электронов (0.1 4- 6)х1016 см"3 и облучались высокоэнергетическими электронами. Такой способ изготовления позволяет значительно снизить зависимость обратного тока от температуры при сохранении высокой тензочувствительности. Далее рассматриваются устройства, в которых применялись разработанные датчики для измерения быстро переменных и квазнстатических давлений.

Подраздел 6.4. посвящен перспективному использованию датчиков на основе структур с барьером Шоттки в различных электронных устройствах, разработанных автором с коллегами.

В Заключение к диссертационной работе сформулированы основные результаты и выводы. В Приложении к диссертации рассмотрены методики исследования поверхности и анализа элементного и фазового состава приповерхностных слоев, механических напряжений в системах. Кроме того, рассмотрены оригинальные приборы и устройства, разработка и изготовлешге которых позволила автору провести большую часть экспериментов на достаточно высоком метрологическом уровне.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе обобщены результаты комплексных исследований электрических и тензоэлектрнческих свойства диодов с барьером Шотгки на основе

арсенида галлия при различных внешних воздействиях, рассмотрены межфазные взаимодействия в контактных системах и их влияние на свойства структур. В сжатом виде эти результаты можно сформулировать следующим образом.

1. Исследованы физико-химические взаимодействия, происходящие на границе металл - ОаАз после электрохимического осаждения и напыления металлических пленок и при термообработке контактов в зависимости от типа металлизации, температуры и среды отжига. Установлены интервалы температур, в которых наблюдаются явления диффузии и образования новых фаз, определены основные тины интерметаллических соединений в различных системах. Показано, что физико-химические реакции не оказывают существенного влияния на высоту потенциального барьера в структурах. Можно считать однозначно установленным, что образование барьера Шоттки на арсениде галлия определяется исходными состояниями приповерхностного слоя полупроводника.

2. Введение тонких подслоев Оа и Аб в структуры М(М1) - С/аАз для воздействия на стехиометрический состав поверхности полупроводника не оказывает принципиального влияния на ход физико-химических реакций и фазовый состав термообрабо-такных контактов. Вместе с тем, термическая стабильность электрических параметров диодов с подслоем мышьяка оказалась значительно выше, чем с подслоем галлия.

3. Показано, что барьером для диффузии золота являются V, Мо и Кс. 11Г, "П и V не предотвращают проникновения золота к арсениду галлия. Все переходные металлы взаимодействуют с С а и Ая. Бориды 'ПВ2 и ЬаВ6 инертны по отношению к ваАв в случае однослойных покрытий, однако, не являются барьерами для диффузии золота и алюминия, если последние металлы наносятся в качестве верхнего покрытия. Целесообразно использовать в качестве покрытия соединение А1-ЬаВ6. Межфазные взаимодействия в системе А1-ЬаВ5 - ОнАб, наблюдающиеся при Тотж > 500 °С, не приводят к деградации характеристик диодов. Граница арсенида галлия с контактным слоем остается достаточно совершенной.

4. Анализ закономерностей изменения механических напряжений и системы дефектов свидетельствует о том, что механические напряжения, развивающиеся при отжиге, релаксируют в процессе охлаждения образцов при формировании контактного слоя нового состава. При этом происходит генерация дислокаций, а также перестройка дефектов вакансиошсого типа в приконтактной области ваАБ. Интегральные значения ост аточных напряжений в структурах имеют в целом невысокий уровень (< 106 Па), однако возможно возникновение локальных механических напряжений. В структурах обнаружены дефекты не дислокационного происхождения двух типов: дефекты упаковки, содержащие примесные атомы и кластеры собственных точечных дефектов. Размеры дефектных областей изменяются в пределах от долей до 1 мкм.

5. Исследования показали, что уже в исходных структурах имеется значительная вероятность появления избыточных токов на прямой верви ВАХ в низкотемпературной области. Вероятность появления аномалий коррелирует с количеством различных технологических факторов, способствующих увеличению плотности дефектов и усилению механических напряжений в контактах. Дополнительная информация о физических процессах, определяющих деградацию параметров диодов с барьером Шоттки, получена при изучении характеристик структур при резко неоднородном давлении цилиндрическим индентером. Установлена прямая связь между величиной давления, амплитудой и вероятностью появления избыточных низкотемпературных токов в прямой ветви ВАХ.

6. На основе всех исследований предложена физическая модель контактной структуры, согласно которой возникновение избыточных токов обусловлено наличие в приконтактном слое нарушенной области (с1но ^ 1 мкм) с повышенной концентрацией носителей заряда, в которой находится узкий канал (<1к = 10"7+10"6 см) с пони-жешшм значением высоты потенциального барьера (до -0.2 эВ). Такое снижение высоты потенциального барьера, возможно, связано с изменением (уменьшением) плотности поверхностных состояний (дефектов) в локальной области. Ограничение тока в канале осуществляется последовательным сопротивлением растекания (Як)- В большинстве случаев основным механизмом переноса носителей заряда в канале является Т - эмиссия. Расчет ВАХ структур с применением предложенной модели показал не только качественное, но и количественное соответствие экспериментальных и теоретических кривых.

7. Облучение высокоэнергетическими частицами (электронами) снимает анизотропию высоты потенциального барьера по отношению к главным кристаллографическим плоскостям, вследствие изменения плотности поверхностных состояний за счет возникновения радиационных дефектов. Кроме того, введение глубоких уровней, связанных с радиационными дефектами, приводит к появлению ряда особенностей на вольтамперных характеристиках диодов. При малых смещениях в области тшзких температур (150+77) К наблюдаются избыточные токи, в обратной ветви ВАХ дифференциальный наклон зависит от приложенного смещения, исчезает участок резкого пробоя, для некоторых структур характерна слабая зависимость тока от температуры.

8. Повышенная концентрация глубоких уровней в каналах, возможно, создает условия для резонансного туннелирования. Выполнен расчет прямого тока с учетом резонансных явлений в ОПЗ в локальных областях. Качественный анализ показал, что возможно эффективное снижение высоты потенциального барьера в каналах и появление 11ИТ.

9. Введение в ОПЗ структур с барьером Шоттки неоднородно распределенных кислородосодержагцих комплексов, инициирующих глубокие уровни в запрещенной зоне СаДя, способствует появление избыточных токов омического и рекомбинацион-ного происхождения и, следовательно, деградации параметров контактов. Необходимо учитывать возможность неконтролируемого введения таких центров в процессе отжига имплантированного легирующими примесями арсенида галлия при использо-вагат слоев БЮ^^з^ в качестве защитных покрытий.

10. Под влиянием всестороннего сжатия высота потенциального барьера меняется в соответствии с изменением ширины запрещенной зоны под давлением: уф = (11.7 ± 0.1)х10"п эВхПа"1. Это свидетельствует о том, что поверхностные состояния, закрепляющие уровень Ферми в середине запрещенной зоны, генетически связаны с валентной зоной арсенида галлия, что хорошо согласуется с концепцией локальной электронейтральности. Значение тензочувствительности для термоэлектронной эмиссии не зависит от напряжения смещения и равно = (4.4 ± 0.1)х10"9 Па"1. При увеличении концентрации носителей заряда в полупроводнике (до 1019 см '), т.е. при изменении механизма переноса носителей заряда от термоэлектронной к термополевой и полевой эмиссии относительная тензочувствителыгость прямого тока к давлению падает и появляется линейная зависимость уг от напряжения смещения;

11. Механизм тензочувствительности не изменяется ни от характера воздействия (всестороннее сжатие, одноосное и импульсное давления), ни от величины давления ((0+12)х108 Па) и температуры (320+77 К). Введение глубоких центров в систему пу-

тем облучения высокоэнергетическими электронами, либо ионной имплантацией кислорода, приводит к сложной зависимости тензочувствительности от напряжения смещения;

12. Разработан способ изготовления диодов с барьером Шоттки (получено авторское свидетельство) на арсениде галлия, параметры которых стабильны в интервале температур 400 -ь 77 К, путем электрохимического осаждения сплава Pd+Ni+W при определенном соотношении компонентов.

Изучена возможность использования структур с барьером Шоттки в качестве датчиков температуры, статического и импульсного давления. Датчики защищены авторскими свидетельствами СССР. Получен патент РФ.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Максимова Н.К., Лаврищева И.Т., Богатырева H.A. Филонов Н.Г. Исследование поверхностно-барьерных переходов Pd-GaAs, Pt-GaAs// Докл. Юбилейн. научно-техннч. конф. радиофизич. факультета. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1973. - 4.1. -С.42-46.

2. Вилисов A.A., Филонов Н.Г.Влияние всестороннего давления на диоды с барьером Шоттки// Изв.вузов. Физика. - 1977.-№2. -С.146-148.

3. Вяткнн А.П., Максимова Н.К., Филонов El.Г. О механизме тензочувствительности диодов с барьером Шоттки на GaAs// ФТП. - 1978. - Т. 12, в.7. - С.1384-1387.

4. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Влияние глубоких центров на свойства диодов с барьером Шоттки на GaAs// Докл. IV Всес.совещ. по исследов. ар-сенида галлия. - Томск, 1978. - С. 8 7-8 8.

5. А.с.№ 835274 СССР. Полупроводниковый датчик давления/ Арбузова Г.К., Вилисов A.A., Гермогенов В.П., Максимова Н.К., Сафронов А.И., Филонов Н.Г. - За-явл. 19.12.1979.

6. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. О механизме тензочувствительности диодов с барьером Шоттки// Полупровод, приборы с барьером Шоттки: сб.научн.трудов. - Киев: Изд. Наукова думка, 1979. - С.77-81.

7. Максимова Н.К., Арбузова Г.К., Вилисов A.A., Гермогенов В.П., Филонов Н.Г. Поверхностно-барьерные структуры па основе AlxGai.xSb// Изв. вузов физика. -1979. -№ 6.-С. 21-26.

8. Ас. № 867229 СССР. Способ изготовления полупроводниковых датчиков давления/ Вилисов A.A., Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. - Заявл. 21.05.1980.

9. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Исследование влияния облучения на свойства диодов с барьером Шоттки// Радиоциониые дефекты в полупровод, и полупров. приборах - 80. Всесоюз. семинар: Тезисы докл. - Баку, 1980. - С. 105.

10. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Влияние глубоких центров па механизм переноса тока в диодах с барьером Шоттки// И Всесоюз. совещ. по глубоким уровням в полупроводниках: Тезисы докл. - Ташкент, 1980. - С. 101.

11. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Дубинин A.B., Филонов Н.Г. Исследование влияния электронного облучения на характеристики диодов с барьером Шоттки на арсениде галлия// ФТП. - 1981. - Т. 15, в.З. - С.484-489.

12. Филонов Н.Г. Запись в полулогарифмическом масштабе вольтамперных характеристик полупроводниковых структур//ПТЭ. - 1982.-№ 1.-С.216-217.

13. Вяткин А.П., Максимова U.K., Филонов Н.Г. Тснзоэлектрические явления в облученных диодах с барьером Шоттки на GaAs// ФТП.-1982. - Т. 16, в.З. - С. 546-548.

14. Максимова Н.К., Романова И.Д., Пекарских E.H., Потахова И.Ю., Кожинова Н.М., Якубеня М.П., Филонов Н.Г. Межфазные взаимодействия в структурах Pd/As(Ga) - GaAs и стабильность параметров диодов с барьером Шоттки// Мат-лы П Всес. науч.-технич. семинара. "Пути повышения стаб. и надежи, микроэлем, и микросхем". - Рязань, 1982. - С.102-105.

15. Максимова Н.К., Филонов Н.Г., Романова И.Д. Исследование структур с барьером Шоттки на GaAs, нонноимплантированном кислородом// Докл. V Всес.совещ. по исследов. арсенида галлия. - Томск, 1982. - С. 191-193.

16. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Резонансное тушгелирование в диодах Шоттки, содержащих глубокие центры// Докл. V Всес.совещ. по исследов. арсенида галлия. - Томск, 1982. - С. 179-181.

17. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Мнсик А.М., Потахова J1.IO., Романова И.Д., Филонов Н.Г. Влияние связанных с дефектами глубоких центров на свойства контактов металл-арсенид галлия// Докл. V Всес.совещ. по исследов. арсенида галлия. -Томск, 1982.-С. 181-183.

18. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. О природе низкотемпературных аномалий вольтампериых характеристик контактов металл-полупроводник// ФТП. -1983. - Т. 17, в.6. - С. 1147-1149.

19. A.c. № 1122163 СССР. Способ изготовления полупроводниковых диодов с барьером Шоттки/ Вяткин А.П., Максимова Н.К., Арбузова Г.К., Романова И.М., Буркова И.Е., Филонов Н.Г., Божков В.Г. - Заявл. 15.04.1983.

20. Filonov N.G., Maksimova N.K., Vytkin А.Р., Romanova I.D., Mysik A.M. Transport mechanism in GaAs Schottky diodes. Deep centres effects// Phys.stat.sol.(a). - 1984. -V.83. -P.701-708.

21. Максимова H.K., Романова И.М., Филонов Н.Г. Особенности электрических и тензоэлектрических явлений в структурах с барьером Шоттки на GaAs, имплантированном ионами кислорода// ФТП. - 1985. - Т. 19, п. 1. - С.92-95.

22. A.c. № 1345821 СССР. Устройство для измерения температурной зависимости ВАХ полупроводниковых диодов/ Филонов Н.Г., Сафронов А.И. - Заявл. 12.05. 1985.

23. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Арбузова Г.К., Романова И.М., Филонов Н.Г. Электроосаждение сплавов для создания диодов с барьером Шоттки на GaAs с идеальной вольтамнерной характеристикой// Спец. Электроника, с. 2. Полу-пров.приборы. - 1986. - № 1(47). - С.73-77.

24. A.c. № 1521001 СССР. Способ отбраковки полупроводниковых диодов/ Филонов Н.Г., Вяткин А.П., Максимова Н.К. - Заявл. 29.12.1987.

25. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Влияние давления цилиндрическим индентером на характеристики диодов с барьером Шоттки на GaAs// Физика и прнм.конт.мет.-полупровод!шк. Всес.конф.:Тезисы докл. - Киев, 1987. - С.55.

26. Ивлева О.М., Кравцов В.И., Вяткин А. П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Влияние термического отжига на структуры и свойства контактов GaAs с многослойными покрытиями Ti-Au и Ti-Pt-Au// Физика и прим. конт. мет.- полупроводник. Всес.конф.:Тезисы докл. - Киев, 1987. - С.75-76.

27. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Физическая модель избыточных токов структур с барьером Шоттки// Пути повыш.стаб. и надежности микроэл. и микросхем. Всес. науч.-техн.семин.: Тезисы докл. - Рязань, 1987.

28. Кравцов В.И., Поздняков А.Г., Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Влияние термического отжига на структуру и свойства контактов Au-V - GaAs// VI Всес.совещ. по исследов. арсенида галлия.: Тезисы докл. - Томск, 1987.

29. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Низкотемпературные избыточные токи в диодах с барьером Шоттки/ Ред.журн. "Изв.вузов Физика". - Томск, 1988. -15.с. - Деп. в ВИНИТИ 11.08.1988, № 6498-В88.

30. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Влияние неоднородного давления на ВАХ диодов с барьером Шоттки на GaAs// Полупроводник.тензометрия: Меж-вуз.сб.науч.трудов. - Новосибирск, 1988. - С.3-10.

31. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Поздняков А.Г., Филонов Н.Г., Кравцов В.И., Красильникова JI.M., Якубеня М.П., Яновский В.П. Исследование термостабилыюсти кошактов GaAs с многослойными покрытиями на основе переходных металлов// Физические основы тв.тсл.элеетр. I Всес.конф.: Тезисы докл. - Ленинград, 1989. - Т.В. -С.267-268.

32. Вяткин А.П., Крылова И.В., Максимова Н.К., Филатов В.И., Филонов Н.Г. Тензоэлектричсские явления в контактах, металл - GaAs при анизотропном давлении // ФТП. - 1990. - Т.24, в.1. - С.109-114.

33. Филонов Н.Г. Устройство для измерения температурной зависимости ВАХ полупроводниковых струкгур// ПТЭ. - 1990. - № 6. - С. 166-170.

34. Вяткин А.П., Кравцов В.И., Максимова Н.К., Филатов В.И., Филонов Н.Г., Якубеня М.П. Исследование термостабильности контактов с многослойными покрытиями на основе переходных металлов// Электрон.промыт. - 1990. - № 3. - С.44-46.

35. Филонов Н.Г. Устройство для записи ВАХ полупроводниковых cipyiciyp// Элсктр.техн, с.2. Полупров.приборы. - 1990. - в.5(208). - С.76-79.

36. Филонов Н.Г., Максимова Н.К., Филатов В.И. Диагностика потенциально ненадежных приборов с барьером Шоттки// ХП Всес.науч-технич.конф. по твердо-тел.электрон. СВЧ: Тезисы докл. - Киев, 1990. - С.51.

37. Максимова Н.К., Кравцов В.И., Филонов Н.Г. Термостойкая затворная металлизация Al-LaB6 для П'ГШ на GaAs// Проблемы интегральной МДП-электрон. Всс-се.конфер.: Тезисы докл. - Севастополь, 1990. - С. 131-132.

38. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Филатов В.И., Филонов Н.Г. Роль центров с глубокими уровнями в деградации электрических характеристик GaAs структур с барьером Шоттки// Проблемы интегральной МДП-электрон. Всесе.конфер.: Тезисы докл. - Севастополь, 1990. - С. 105-106.

39. Филонов Н.Г., Харин A.B. Полупроводниковый датчик давления и температуры // Сенсор - 91. Всес.конф.: Тезисы докл. - Ленинград, 1991. - С.54-55.

40. Максимова Н.К., Пивоваров А.Е., Филатов В.И., Филонов Н.Г. Термоста-билыгость электрических характеристик контактов GaAs с многослойными покрытиями на основе тугоплавких металлов и соединений// Физич.основы надежности и деград.иолупров.приборов. Ш Всес.конф.: Тезисы докл. - Кишинев, 1991. - С.82-83.

41. Максимова Н.К., Кравцов В.И., Черников Е.И., Филонов Н.Г., Давыдова Т.А., Корогченко З.В. Сенсоры активных газов с пониженной рабочей температурой на основе тонких полупроводниковых пленок со сложным легированием// Проблемы и нерсп.разв. производ. объединения ТНХТ. VII Отрасл.совещ.: Тезисы докл. - Томск, 1993. -С131-133.

42. Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Особенности электрических характеристик структур с барьером Шоттки на GaAs, имплантированном ионами кислорода// Изв.вузов Физика. - 1996. - № 5. - С.30-36.