Влияние атомарного водорода на свойства тонких эпитаксиальных слоев n-GaAs и структур на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

□0305404 1

Торхов Николай Анатольевич

ВЛИЯНИЕ АТОМАРНОГО ВОДОРОДА НА СВОЙСТВА ТОНКИХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ п-ОаА^ И СТРУКТУР НА ИХ ОСНОВЕ

01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Томск

- 2007 г.

003054041

Работа выполнена в ОАО "НИИ полупроводниковых приборов", г. Томск, ул. Красноармейская 99а

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.Г. Божков

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук; профессор Гермогенов Валерий Петрович

доктор технических наук Криворотое Николай Павлович

Ведущая организация:

Институт физики полупроводников СО РАН. г. Новосибирск

Защита диссертации состоится 22 марта 2007 г. в 14 час 30 мин, на заседании диссертационного совета Д 212.267.07 при Томском государственном университете по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34а.

Автореферат разослан 20 февраля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук.

ст. научный сотрудник

И.В. Ивонин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований обусловлена интересом, проявляемым в последние годы к воздействию атомарного водорода (АВ-обработка) на свойства арсе-нида галлия и структур на его основе. Особое значение имеют существенные изменения под воздействием атомарного водорода концентраций ионизированной мелкой донорной примеси и глубоких уровней, подвижности электронов, электрической активности дислокаций, однородности. То обстоятельство, что водород может благоприятно влиять как на объёмные, так и на поверхностные свойства материала, делает АВ-обработку особенно актуальной для приборов, использующих поверхностно-барьерные структуры. Вместе с тем следует признать, что число работ, посвященных технологическому использованию водородной обработки полупроводников, довольно ограниченно. В частности, недостаточно исследованы происходящие при гидрогенизации арсенида галлия и структур на его основе физические процессы, что ведёт к затруднению использования АВ-обработки в реальных технологических операциях.

Цель работы: Исследование влияния атомарного водорода на поверхностные и объёмные свойства эпитаксиального n-GaAs, структур SiOJn-GaAs, а также на электрические характеристики контактов Au/n-GaAs с барьером Шоттки.

Цель достигалась решением следующих задач:

- формирование на поверхности эпитаксиального арсенида галлия тонких защитных диэлектрических плёнок SiOj и исследование их проницаемости для атомарного водорода;

- исследование влияния атомарного водорода на структурные и химические свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального арсенида галлия, как при наличии, так и при отсутствии защитной плёнки Si02 во время водородной обработки;

- исследование влияния атомарного водорода на концентрацию электрически активных мелких и глубоких центров эпитаксиального арсенида галлия;

- исследование влияния изменений свойств эпитаксиального арсенида галлия под воздействием атомарного водорода на приборные характеристики контактов Aidn-n*-GaAs с барьером Шоттки (БШ).

Объекты и методы исследования

В работе исследовались: эпитаксиальные структуры n-n+-GaAj, структуры SiOj/n-n*-GaAs и диодные структуры с барьером Шоттки на их основе. Обработка образцов эпитаксиального n-GaAs осуществлялась в удалённой плазме, производимой генератором атомарного водорода. Образцы исследовались с привлечением методов вторичной ионной масс-спектроскопии (ВИМС), нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней (НЕСГУ), сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ), методов вольт-амперных (ВАХ) и вольт-фарадных ха

рактеристик, электронной микроскопии, высокоэнергетической электронографии, эллипсометрии.

Защищаемые положения

1. Тонкая (10 нм), проницаемая для атомов водорода защитная пленка 5Ю2 на поверхности эпитаксиального слоя электронного арсенида галлия во время обработки в потоке атомарного водорода приводит к более эффективному наводораживанию материала и исключает "жёсткое" воздействие на поверхность арсенида галлия со стороны водородной плазмы.

2. Изменение химических и электрофизических свойств эпитаксиального п-СаАъ при обработке в потоке атомарного водорода связано с очисткой поверхности, изменением её структуры и морфологии, а также с аморфизацией приповерхностной области полупроводника.

3. Механизм пассивации атомарным водородом электрически активной мелкой донорной примеси олова и "глубокого" ЕЬ2-центра в электронном арсениде галлия заключается в образовании водородных комплексов ¿>г-# и ЕЬ2-#, что приводит к смещению энергетического уровня мелкой донорной примеси к середине запрещённой зоны, а в случае ЕЬ2-Я центра - к образованию новых глубоких уровней. Изменение концентрации активных ЕЬ2-центров с ростом температуры и длительности обработки атомарным водородом характеризуется возвратным пассивациоиным эффектом, обусловленным процессом развала комплексов ЕЦ2-Н и механизмами, ограничивающими диффузию атомарного водорода в объём полупроводника. Электрическое поле оказывает сильное влияние на стабильность Бп-[1- и ЕЬ2-#-комплексов, что связано с особенностями их конфигурационно-зарядового состояния.

4. Обработка атомарным водородом структур п-п+-СяАу приводит к устойчивым изменениям статических электрических характеристик барьерных контактов Ли/п-п+-б'яЛ.у. Для не защищенных плёнкой Л70г образцов максимальное изменение электрических характеристик наблюдается в небольших временном (=5 мин) и температурном (+150+200 °С) интервалах обработки. Для защищённых - сильное изменение имеет место во всех режимах при длительности обработки от 5 до 50 минут и температуре от 100 до 400 "С.

Практическая ценность

1. Исследованы защитные свойства плёнок 810± на поверхности эпитаксиального п-6>/Лг при АВ-обработке, что позволяет управлять свойствами поверхности и приповерхностной области гидрогенизированного п-СаА.у в более широком интервале температур обработки.

2. Исследовано влияние режимов обработки в атомарном водороде на структуру и морфологию поверхности эпитаксиального п-Ся/и, его химические и электрофизические свойства, что необходимо для использования в технологических процессах при изготовлении полупроводниковых приборов.

3. Достигнуто значительное улучшение статических приборных характеристик контактов Meln-GaAs под воздействием атомарного водорода, и выяснены причины, приводящие к наблюдаемым изменениям.

4. Созданная модель токопереноса в контактах металл-полупроводник с БШ позволяет более точно описывать поведение прямых и обратных вольтампсрных харак-треистик в более широком интервале смещений - до близких к пробивным напряжениям.

Научная новизна

В работе получены следующие новые результаты:

1. Выявлены защитные свойства тонких плёнок Si02 на поверхности эпитаксиаль-ного n-GoAi при обработке в водородной плазме.

2. Обнаружено изменение свойств поверхности электронного арсенида галлия после обработки в атомарном водороде: аморфизация поверхности и тонкой приповерхностной области, микрополировка поверхности, пассивация электрической активности поверхности атомарным водородом, уменьшение скорости химического травления и скорости электрохимического осаждения золота.

3. Обнаружено изменение энергетического состояния комплексов Sn-H и EL2-// в п-GciAs под воздействием температуры и электрического поля, проявляющееся во взаимном перестраивашш пиков в НЕСГУ-спектрах. Обнаружены возвратный пассива-ционный эффект при пассивации F.L2-центра и более низкая энергия активации развала водородных комплексов с мелкой донорной примесью (Sn-H). Экспериментально подтверждено изменение энергетического состояния активной мелкой донорной примеси при образовании водородного комплекса, заключающееся в смещении мелкого энергетического уровня к середине запрещённой зоны энергий.

4. Обнаружены изменение вида статической ВАХ, увеличение обратного напряжения и уменьшение показателя идеальности контактов Auin-GaAs под воздействием атомарного водорода. Определены режимы АВ-обработок, при которых наблюдаются наиболее сильные изменения статических приборных характеристик Au/n-GaAs структур с барьером Шоттки. Показано влияние защитных пленок Si02 на статические приборные характеристики Au/n-GaAs структур с барьером Шоттки. Выяснены причины, приводящие к наблюдаемым изменениям.

5. Предложена модель токопереноса в КМП с БШ, учитывающая движение носителей заряда, как над потенциальным барьером, так и под ним, позволяющая с единых позиций описывать поведение прямых и обратных ВАХ в широком интервале смещений вплоть до близких к пробивным напряжениям.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы были представлены на следующих конференциях и симпозиумах: Международный симпозиум "Распространение радиоволн в городе" URPS497 (Томск 1997 г.). Второй международный симпозиум "Конверсия науки - международному сотрудничеству" "Сибконверс"97" (2-4 сентября 1997 г.), Вторая международная конференция "Радиационно-термичсские эффекты и процессы

в неорганических материалах" (Россия, Максимиха, 2000), 4-th International conference on actual Problems of electronic instrument engineering proceedings. "APEIE-98" (Russia, Novosibirsk. September 23-26, 1998), Application of the conversion reseach results for international Cooperation "SIBCONVERS' 99" (Russia, Tomsk, May 18-20, 1999), 4 Российская конференция по физике полупроводников "Полупроводники-99". (Новосибирск, 25-29 окт., 1999), Седьмая Российская конференция "Арсенид галлия", "GaAs-99" (Томск, 21-23 октября, 1999), 10th International conference on radiation physics and chemistry of inorganic materials (RPC-10). Materials of the conference. (Russia, Tomsk, September 21, 1999), Всеросийская научно-техническая конференция «Микро- и нано-электроника - 98» (Звенигород, 12-16 октября 1998), Вторая международная конференция «Радиациоино-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». Тезисы докладов. (Россия, Максимиха, 14-19 авг, 2000), III Международная конференция «Радиационно-термическне эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, Горный Алтай 29 июля-3 августа, 2002), Девятая конференция "Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы UI-V", Томск. Россия 3-5 октября 2006.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ.

Структура Ii объём работы

Диссертация состоит из списка сокращений и условных обозначений, введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения, содержит 43 рисунка, 38 формул и 3 таблицы. Библиографический список включает 193 наименования— всего 134 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Список сокращений и условных обозначений включает в себя сокращения и условные обозначения, часто применяемых в работе терминов. Не представленные в списке условные обозначения стандартны, либо введены по ходу текста с соответствующими пояснениями и действуют в пределах одного раздела.

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулирована цель работы и пути сё достижения.

Первая глава носит обзорный характер, в пей представлена известная к началу выполнения данной работы информация относительно способов наводораживання полупроводниковых материалов, методов обнаружения в них атомарного водорода, изменений физических свойств поверхности и самого полупроводникового материала (57, и G«/U) под воздействием атомарного водорода, конфигурационно-зарядовых состояний водорода, стабильности наблюдаемых явлений. Определяется крут- наиболее важных неисследованных явлений и процессов, приводящих к изменению свойств эпитаксиального арсенида галлия.

Во второй главе описана схема экспериментально-технологической установки по обработке образцов в потоке атомарного водорода, методика проведения эксперимен

12

я сг 10

о

ч

О Ч л 1

s 6

ff S

а 4

-г G)

го г

<1 1

h

т О

w 0

3

Л □ -вп -GaAs

д -BS/'Oj

Ü в - без Si02

Д Д

Е и а д

а 0

§ О 40 во 120 160 200 * Толщина защитной плёнки вЮ, нм Рис.1. Зависимость максимальной концентрации водорода в слоях ЯЮ: и п-СоДз в зависимости от толщины слоя 5/О2 по данным ВИМС. Чёрный квадратик - максимальная концентрация водорода при АВ-обработке без 5Юг

тов по обработке образцов n-GaAs в потоке атомарного водорода, а также технологический маршрут приготовления образцов.

Для используемого генератора атомарного водорода с полым катодом и самокалящимся элементом, в основе работы которого использованы основные принципы горения газового разряда, эффект АВ-обработки определяется её условиями: температурой Т1г, длительностью ttr и наличием (поверхность Р-типа) или отсутствием (поверхность U-типа) защитной плёнки SiOi на поверхности n-GaAs.

В третьей главе представлены результаты исследований проникновения атомарного водо-

h , мкм

0.09 0,08 0,07 0,06 0,05

а - без SiO„-(1) I Л -с СЮ, -'(2) I □ D □

Л Л Д А Л

100 200 300 400 т,

рода через тонкие защитные плёнки ЛО? и его влияния на структурные и химические свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального п-СаЛх.

Установлено, что тонкая =10 нм пленка приводит к большему, чем в её отсутствие, наводораживашно поверхности п-слоя ОаЛх (рис.1) и защите поверхности от прямого воздействия атомарного водорода.

Было показано, что АВ-обработка приводит к существенному изменению скорости травления поверхности п-ОаАь (рис.2,а), изменению скорости электрохимического осаждения золота (рис.2,6) и к пассивации выходящих на поверхность линейных дефектов. При увеличении температуры обработки Т,г средние скорости травления Р-поверхности (нр) и 11-поверхности (и„) уменьшаются и при Т,г=+100 °С принимают минимальноые значения (0.002 мкм/мнн). При Т„>+100 °С характер поведения зависимостей иг(Т,г) резко отличается от 1)и(Т,г). При Т,г>+100 °С величина иц(Т,г) увеличивается к при Т,г>+250 °С становится даже больше исходной величины (0.0037 мкм/мин) и принимает значение, равное 0.0045 мкм/мин. В то же время величина

d , мкм Au

0,25 П ш А -без SiO; -{1) -cSt03-(2) в Е

0,20 { исходный

0,15 в п е в

0,10 - А

0.05 b А В ▲ ▲ ▲

0 100 200 300 400 -

Рис 2. Зависимость скорости травления 11-и Р-типов образцов п-ОяЛл в растворе ди.чет1:лформамил:моноэтаноламин=1:3 (ДМ-раствор) (я) и скорости электрохимического осаждения Аи на и- и Р-областп (о) от температуры Т,„ 1;1=5 мин. 1 - 11-область, 2 - Р-область.

Up при Ttr>+!00 nC практически не меняет своего минимального значения.

Аналогично ведут себя зависимости толщины электрохимически осажденных барьерных Л к-контактов дли U- и Р-образиов в зависимости от Т„ (рнс.2,6). Для U-образцов увеличение Т,т до +200 °С приводит к постепенному уменьшению иЛиц от исходного значения 0.25 мкм/мин до минимальной величины 0.04 мкм/мин. Дальнейший рост T,f приводит к увеличению скорости осаждения и при Т,г =350-400 величина 'оЛи,1 становится практически равной исходному значению. Для Р-образнОв с ростом Т„ скорость электрохимического осаждения пл"г резко уменьшается и при Т„=+200 °С принимает минимальное значение 0.035 мкм/мин, которое сохраняется для Т1т=200-400 "С.

Проведенные СТМ-исследования выявили изменения и в структурах поверхностей n-Gíz/b и Ан-слоев, осажденных на поверхности образцов U-тшта, в зависимости от Т„. Согласно СТМ-исследованиям при при T[r=+150 5С поверхность О'дЛл утрачивает периодическую структуру (рис.3,а) и становится аморфной (рие.3,6). При этом, в отличие от необработанного, нз поверхности подвергнутого АВ-обработке GaAí наблюдаются практически полное отсутствие фигур травления (пассивация выходящих иа поверхность пикейных. дефектов Электрохимически осажденное золото становится менее рыхлым и по структуре приближается к более плотно му-термически напылённому (рис.3,в и г).

Совпадение минимумов зависимостей » u(T¿j¡ >< оц(Т[г) для образиов U-типа при T,r=20Ó °С свидетельствует в пользу того, что на характер электрохимического осаждения золота оказывают влияние процессы, происходящие одновременно с изменением структуры материала {аморфизаиия, рис.3,-а) и его химической активности (насеивания поверхности и поверхность« дефектов).

Уменьшение химическом »ктивностй поверхности (умсимиенме скорости графления и скорости осаждения золога) при Т;г=+100-150 °С связано в основном с пассивацией поверхности (нейтрализации активных центров поверхности) атомарным водородом и возможно с образованием тонкого аморфтированного приповерхностного слоя с низкой проводимостью Разрушение ;>гого слоя при высоких (300-400 'С) тсм-nepiiурах АВ-ооработки у образцов II-типа (о чем свидетельствует снижений разности потенциалов между иглой и поверхность ад необходимой для получения четкого

7.,

г. шйЬ

Рис.3. СТМ- изображен «я поверхности а-(7а/1л (образцы IT-типа), исходной - а} и подвергнута^ Л В-обработке при 150 "С, 5 мин - ) СТМ изображение поверхности An. осаждённого на исходную («) в обработанную i) ли {<?) поверх нос ги.

СТМ-изображения, от 7.5 до 5.5 В), в свою очередь, коррелирует со снижением обратных напряжений у ДБШ и-типа и с повышением химической активности поверхности этих образцов. При таких температурах становится возможным достаточно активное химическое взаимодействие атомарного водорода с поверхностью СаАз и, прежде всего с мышьяком, которое сопровождается нарушением стехиометрии поверхности, поскольку соединения водорода с элементами 5-й группы обычно летучи. Интенсивное травление поверхности СаЛх атомарным водородом приводит к нарушению пассивации поверхности, поскольку при температурах АВ-обработки >250 °С наблюдается реактивация донорной примеси и аутдиффузия водорода, и к появлению дополнительных активных центров, способствующих ускорению травления и осаждения металла. Защита поверхности тонким (5 нм) слоем &'02 при АВ-обработке (образцы Р-типа) исключает нарушение поверхности, а значит и падение обратных напряжений у ДБШ Р-типа, и повышение химической активности (скорости травления и осаждения остаются минимальными, а фигуры травления отсутствуют) поверхности у образцов этого типа.

С использованием электронографических методов исследования было обнаружено, что АВ-обработка п-СаЛя может приводить к аморфизации тонкого (~8 нм.) приповерхностного слоя, который обладает пониженной проводимостью, проявляющейся в уменьшении туннельного тока при проведении СТМ-исследований. По данным электронографических исследований в приповерхностном слое эпитаксиального п-СаД^г, водородная подрешёт-ка обнаружена не была. По всей вероятности, движущими силами в процессе аморфизации эпитаксиального п-(7аА.г являются химические взаимодействия ближнего порядка. Судя по данным ВИМС-спектров (рис.4) аморфизация эпитаксиального п-Сд/и сопровождается образованием гидридной фазы. В результате, разрушение периодической структуры приповерхностной области эпитаксиального п-СаАя может быть инициировано, с одной стороны, образованием гидридной фазы в процессе АВ-обработки, а с другой - не исключена вероятность того, что гидридная фаза образуется несколько позже в уже аморфизированном слое п-СаД5.

В четвёртой главе исследовано влияние АВ-обрзботкн на электрофизические свойства плёнок п-(7яА5: пассивацию электрически активной мелкой донорной приме-

а ь

Рис.4. Профили распределения концентрации положительных ионов /Г (1), Ga* (2), Si* (3) и Galt (4) в структуре Si'02/n-ti+ GaAs с пленкой Si02 толщиной 5 пм - а) и общий мзсспектр в интервале от 60 до 85 а.е.м. — b), Mi - 6W. Mj - nGa\ М} - СОа11Г)\ M4 - (nGa'H)+. Кривая 1 - масспектр исходного образца, кривая 2 — мае-спектр образца, обработанного в атомарном водороде.

си (Sit) и электрически активных центров,

дающих глубокие (EL2-центр) уровни в запрещённой зоне. Описан возвратный пассиваци-онный эффект, появление в результате АВ-обработки новых глубоких уровней (ГУ) и их перестраивание.

Эффект пассивации легирующей примеси

0,1 0г 0,3 0.4 0.5 0,6 х, мкм

0,1 0,2 0.3 0,4 0.5 0.6

X, мкм

Рис.5. Профили концентрации ND*(x) U-области (а) и Р-области (b) с толщиной слоя r\-GaAs 0.5 мкм. 1-исходный образец, (2-8) - образцы, подвергнутые АВ-обработке при Г„, °С: 2-100, 3-150,4-200. 5-250, 6-300, 7-350, 8-400.

ярко выражен уже при температуре обработки +100 °С и достигает максимума при 200-300 °С (рис.5). Наличие на поверхности во время АВ-обработки защитной пленки 5702 (образцы Р-типа) приводит к незначительному увеличению пассивационного эффекта (рис.5,^). Зависимости величины А'оЧ*) от времени обработки представлены на рис.6. Уже в течение первых 20 секунд АВ-обработки эффект пассивации заметно выражен и достигает насыщения при ^бО минут.

Увеличение Т,г выше 300 °С приводит к росту концентрации Лгс+ независимо от чипа поверхности. Таким образом, имеет место так называемый "возвратный" пасси-вационный эффект, который определяется процессами, ограничивающими диффузию атомарного водорода в объём полупроводника. Возвратный пассивациониый эффект наблюдается не только с увеличением температуры АВ-обработки. Как показано на рис.7, возвратный пассивационный эффект впервые наблюдался и с увеличением времени отжига. Значительное понижение и обратное восстановление концентрации

7 6

„ 5 'S

О

§"3 2

0

Рис.6. Профили концентрации Л'п'(-т)для и-оолаети с толщиной слоя п-О'мЛ.« 0.5 мкм для разных времен АВ-обработки г„: I-исходный образец. 2 -20 сек. .5 -1 мни. 4 -5 мин, 6 -50 мин., Т„=!50 "С.

W0, см! ............

7*id'i ■

X« SO ; ! r 5GU№ i/l ,

6x1Ci'r ■Л 3üww'.V :

-.-2Сииц.и

5<1d"r ■ * * 5 ии* iji ••-95 миь -f.

4xid"[ • - .* b ф

3x1Ö': • -

0.1 ' 0,2 о'з 0.4 05 ' 0,6 0.7 0,8 0.9 ' X, мкм

Рис.7. Отжиг структур Р-типа п-0'я.-1л, подвергнутых ЛВ-обработке при Т„= 150 С и t„--5 мин. Отжиг производился при Т„1Л,„,=350 °С пол пленкой SiO:.

-исходный (1)

• -t:-2U ce« (2) п/п* интерфейс

А 1 мим (3)

5 мин (4) » А '

•• 15 мин(5) шЖ

я - 50 ми*(6)

■ »1 ' • » I « . А л

« »■

Ш тт "

.0 ' U.1 0.2 0,3 0.4 0,5х

Рис.8. НЕСГУ-спеиры образца, гидрогенизированного при Т„ = 150 °С в течение 20 мин (а), б) NdXx) 1-исходный образец, 2-ЛВ-обработка. при Ttr=150 °С, t„=5 мин, 3- повторное измерение при Ц= -1 В при Ttmn^ieO °С.

в п+-подложке в этом случае связаны с тем. что эгштаксиалышй слой n-GaAs является эффективным источником атомарного водорода, который диффундирует из п-слоя дальше в п+-подложку GaAs при отжиге.

Было обнаружено, что на начальном этапе АВ-обработки образуется тонкий приповерхностный барьерный слой (возможно аморфизированнъш n-GaAs), который эффективно препятствует проникновению атомарного водорода в объём полупроводника и является причиной того, что в отличие от металлов не удаётся добиться полного наводораживания всего объёма полупроводника.

Определенная в экспериментах по отжигу гидрогенизированных образцов энергия активации развала Еа водородных комплексов с мелкой донорной примесью (Sn) составляет 0.46 эВ. Обработка образцов в атомарном водороде ведет к пассивации известного центра Ell (Ес-Е,—0.43 эВ), а также к перестраиванию известного EL2-центра (Ес-Ег=0.82 эВ) с появлением в НЕСГУ-спектрах образцов новых глубоких уровней ЕХ1 (ст = 2.52х10"ъ см2 и Ес-Ег=0.65 эВ), ЕХ2 (ст=4.02х10"'6 см2 и Ес-Ег=0.29 эВ) и ЕХЗ (ст=2.47х10 14 см2 и Ес-Ег=0.45 эВ), где а -сечение захвата. Как следует из спектров НЕСГУ, поведение пика центра ЕХ1 противоположно поведению ЕЬ2-ника. Так. с увеличением температуры обработки от 100 до 200 °С амплитуда EXl-инка растет обратно пропорционально амплитуде ЕЬ2-ника и достигает максимума (а пик EL2 - минимума) при Т,г=200 °С. На рнс.8,сг видно появление целой серии новых пиков

X, мкм

Рис.9. Профили концентрации РЛ.2-центров с толщиной слоя п-GaAs 3 мкм в зависимости от температуры обработки Т„, °С: iVEL:>(v) 1-исходный. 2-100. 3-150. 4200, 5-250. 6-300, 7-400, t„=5 мин

ЕХ4, ЕХ5 и ЕХ6. Как оказалось, сумма концентраций, соответствующих пикам центров ЕХ4, ЕХ5 и ЕХ6, совпадает с концентрацией пассивированных мелких до-норных центров, которая определялась из рис.8,6 по разности концентраций для исходного образца и обработанного в атомарном водороде на расстоянии 1.09 мкм. В этом же слое снимались и НЕСГУ-спектры. Основную долю в величине общей концентрации составляет концентрация центров ЕХ4. Из этого можно сделать предположение, что обнаруженный пик ЕХ4 и сопровождающие его пики ЕХ5 и ЕХ6 соответствуют различным зарядовым состояниям пассивированного мелкого донорного центра - в данном случае «!Чп-Н. Этот факт подтверждает предположение о том, что пассивация мелких доноров атомарным водородом происходит в результате образования комплекса 5п-Н и смещения мелкого донорного уровня к середине запрещённой зоны. Стимулированные электрическим полем в процессе измерения перестройка и отжиг Бп-Н центров (повторное снятие спектра, рис.8,а) являлись причиной того, что в НЕ-СГУ-спектрах п-СяА.? до настоящего времени не был обнаружен пик (или система пиков), соответствующий глубокому уровню, образованному пассивированным водородом мелким донорным центром.

Впервые обнаруженный возвратный пассивационный эффект для ЕЬ2-центров выражен ещё более отчётливо, чем для мелкой донорной примеси (рис.9). Наиболее сильное понижение концентрации электрически активных цецгров в обоих случаях достигается при Т1г=+200 °С. При этом практически во всем температурном интервале обработок (¡00+400 °С) пассивация ЕЬ2-центров происходит гораздо более эффективно. Наличие "возвратного" пассивацнонного эффекта для обоих центров определяется наличием процессов, ограничивающих диффузию атомарного водорода в объём полупроводника за счёт образования тонкого приповерхностного барьерного слоя.

В пятой главе исследуются зависимости параметров статических электрических характеристик Ли/п-п+-ОаА5 структур с БШ от температуры и длительности обработки образцов I'- и и-тинов: обратного напряжения 11Г(ТЦД,Г) при обратном токе .!,—10 мкА, показателя идеальности я(Т,гД,г) и высоты потенциального барьера Фь(Т,гДсг), а также приводится физическая модель происходящих при этом процессов.

Из результатов следует, что величины п и фь изменяются относительно слабо во веем температурном интервале обработок, хотя зависимость пО^) может быть существенной (рис.10 и 11). Величина иг обнаруживает сильную зависимость от Т,г и Для образцов и-типа обратное напряжение в области температур +150++250 °С проходит через максимум, причём во всём исследуемом температурном интервале оно остаётся выше исходных значений, характерных для контрольных образцов. Для образцов Р-типа, во всем исследуемом интервале температур наблюдается увеличение иг. Величина и, не изменяется даже при отжигах при 350 и 400 °С, несмотря на то, что в результате возвратного пассивациоииого эффекта уровень пассивации легирующей примеси при этом уменьшается.

Зависимость параметров приборов от времени обработки образцов II- и Р-типов (рис. 11) также обнаруживает сильное влияние защитной пленки 5|02- Для образцов и-

типа на зависимости Г/г(11г) наблюдается максимум

({^(^5 мин)=16 В). Величина показателя идеальности п при этом принимает минимальное значение 1.01. Высота потенциального барьера <Рь во всем временном интервале обработок 1-50 мин плавно понижается от величины 0.87 эВ до 0.8 эВ. Для образцов Р-типа во всем временном интервале АВ-обработок величины срь и п сохраняют значения 0.8 эВ и 1.01 соответственно. Величина ит практически не за-вистит от длительности обработки после начального скачка до 16 В (рис. 11,6). В целом, объяснение описанному поведению характеристик БШ может выглядеть следующим образом. При низких температурах и малых длительностях АВ-обработки образцов 11-типа возможно нарушение структуры поверхности (а с ним и ухудшение значений л), связанное с избирательным травлением (восстановлением) поверхностных оксидов СаА$ в потоке атомарного водорода. Как известно, оксид мышьяка восстанавливается атомарным водородом эффективней, чем оксид галлия. По мере роста температуры и длительности обработки оксиды и органические загрязнения удаляются, происходит пассивация дефектов, и структура поверхности приближается к совершенной. Значения показателя идеальностии достигают при этом минимума, а значения обратных напряжений - максимума. Наличие защитной пленки на поверхности образцов Р-типа исключает появление нарушений поверхности в процессе АВ-обработки. В результате, минимальные значения п и максимальные иг наблюдаются практически во всем временном и температурном интервалах обработок.

Эксперименты по травлению п-сдоя также показывают, что за изменение 11г ответственен тонкий приповерхностный слой. Для образцов 11-типа удаление этого слоя на глубину всего 0.05 мкм приводит к восстановлению исходных значений иг. Обратные напряжения восстанавливаются (уменьшаются) до исходных значений. Таким обра-

и , V

Рис.10.Поведение приборных характеристик п, <рь и иг в зависимости от температуры обработки Т„ при 5 мин. для образцов \\-CaAs с N0-6.3x1016 см"5 иг- типа а) и Р-типа 6} с толщиной п-слоя 0.5 мкм.

>., в и.в

□ 5 10 50

Рис.11. Зависимость статических приборных характеристик иг, п. фь от времени АВ-обработки ^ при Т„-=150 °С для образцов п-ОаА.ч с Но=6.3х1016 см"3 11-типа (а) и Р-типа (б) с толщиной п-слоя 0.5 мкм.

зом, именно узкая приповерхностная область с изменёнными свойствами,

наряду с понижением концентрации является причиной высоких значений пробивных напряжений.

Исследование причин изменения статических ВАХ структур Л»/п-п+-Со/\5 с БШ (прежде всего обратных напряжений) проводилось с использованием предложенной нами модели токоиереноса в контактах металл-полупроводник с БШ, которая учитывает не только туннелирование электронов через потенциальный барьер фь(х), но и их движение над барьером с энергиями Е>ц<р(х). Правильность работы программы проверялась на расчётах параметров прохождения системы прямоугольных потенциальных барьеров (сверхрешётках) но данным известных работ [1,2].

Показано, что область, где Е>ц<р(х), оказывает сильное влияние на движение электронов. что проявляется в значительном увеличении обратного тока (рис. 12,6, сравнение кривых 1 и 5). Для расчёта коэффициента прохождения Т(£) использовался метод матрицы переноса [3]. В [3] показано, что матрица переноса у( (> связывающая решения уравнения Шрёдингера в областях с нулевым потенциалом справа и слева от одиночного прямоугольного потенциального барьера, имеет универсальный вид и не зависит от способа задания потенциала, что делает этот метод удобным для реализации на ЭВМ.

Для расчётов ВАХ диодов с БШ использовалось известное выражение (1).

где с/ - заряд электрона; т" - эффективная масса электрона; к - постоянная Больцмана; Т - температура; Й- приведённая постоянная Планка; Т(Е) - коэффициент прохождения, определяемый из элементов матрицы переноса (6); Ег - уровень Ферми; Е - энергия электрона; (/-напряжение смещения.

В результате расчётов было показано, что изменение вида ВАХ, увеличение иг и уменьшение п происходят в результате искажения (уширсния) потенциального барьера КМП Аи/п-ОаАз с БШ, которое присходит либо в результате понижения концентрации ионизированной мелкой донорной примеси в п-слое (образование обратного градиента концентрации 1Чп+(.у), см. рис.5,а), вызванного пассивацией водородом (для образцов 11-типа, рис. 12,л), либо в результате образования под воздействием АВ тонкого высокоомного приповерхностного слоя (для образцов Р-типа, рис.13,а). Для обратного градиента концентрации М0+(л-) форма потенциального барьера КМП получается более гладкой, что не отражается на виде ВАХ, а только приводит к уменьшению наклона зависимости .1(1;,) (т.е. к увеличению II,- при заданном токе) и уменьшению п (рис. 12,6). Для высокоомного же приповерхностного слоя толщиной =8 им искажение потенциала значительно сильнее, что и приводит к появлению на обратной ветви ВАХ изгиба ("колена", рис. 13.6), что также соответствует росту иг при заданном токе. В

(1)

N^10 \ см'

""""и«™..,

- - - •огхедоья (ыечёг РК6 (5) \

---Т,= 150 :С (?)

• чювдим! (Э) / 2

* Т.« «50 С (4)

/ / 5

—; ' в

N¿10'

0.0 0.1 0.2 0,3 0.4 05

X, мкм ' 10 и„ В

Рис.12. Концентрационные профили ионизированной мелкой донорной примеси (а) и обратные ветви вольт-амперных характеристик диодных структур Ли/п—п+-СаД$ (б): расчет (1, 2) и эксперимент (3, 4) для исходного образца (1, 3) и подвергнутого АВ-обработке при Т„ = 200 "С (2, 4). Кривая (5) расчёт исходного образца методом ВКЬ.

X, мкм

Рис. 13. Концентрационные профили ионизированной мелкой донорной примеси (а) и обратные ветви вольт-амперных характеристик диодных структур Ли/п—п+-СаЛ.5 ф): расчет (1, 2) и эксперимент (3, 4) для исходного образца (1, 3) и повергнутого АВ-обработке при 7",г=400 °С (2, 4).

результате модель процессов, приводящих к изменению приоорных характеристик Аи/п-Са/и-структур с БШ при гидрогенизации п-Ой/Н, выглядит следующим образом.

Для образцов обоих типов рост обратного градиента 1Ч0+(;с) с увеличением Т,г до + 150-+200 °С приводит к уширению потенциального барьера и значительному увеличению 11г и уменьшению п. Из-за возвратного нассивациоипого эффекта дальнейшее повышение Т,г приводит к уменьшению обратного градиента М^Сх). Это вызывает незначительное повышение 1_!г п незначительное уменьшение п (рис. 10,а). При температурах 300 - 400 °С поведение приборных характеристик (в особенности 11г) для образцов 11- и Р-типа начинает сильно различаться. При таких Т,г, согласно электроно-графнческим исследованиям, на незащищенной поверхности высокоомный

приповерхностный слой в результате АВ-обработки либо не образуется вообще, либо он значительно тоньше, чем на защищенной поверхности. Для защищенной поверхности толщина плохо проводящего приповерхностного слоя после образования при Т.,— 100 "С остается постоянной или даже немного увеличивается с ростом Т1г. В результате, при Т,г=300-400 °С (концентрация М0+ восстанавливается, а плохо проводящий слой не образуется) для образцов и-тииа форма потенциального барьера практически не изменяется, а величины приборных параметров остаются близкими к исходным значениям. Для образцов Р-типа при Т1г=300-400 °С, несмотря па восстановление концентрации ¡Ч0+, сохраняется ушнрение потенциального барьера за счёт тонкого плохо проводящего приповерхностного слоя, что приводит к сохранению максимальных значений иг и минимальных п. При этом изменяется и вид ВАХ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате комплексных исследований по влиянию атомарного водорода на поверхностные и объёмные свойства эпитаксиалыгого арсенида галлия, и границ раздела .Si02/n-GaAs, а также на электрические характеристики арсенидогаллиевых контактов с барьером Шоттки получены следующие основные результаты:

1. Тонкие (=10 им) защитные пленки SiOi влияют на свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального арсенида галлия во время обработки атомарным водородом, а также на приборные характеристики диодных арсенидогаллиевых структур.

2. Изменение химической активности электронного арсенида галлия под воздействием атомарного водорода, которое проявляется в изменении скорости травления материала в растворе диметилформамид : моноэтаноламин, а также в изменении скорости электрохимического осаждения золота и в пассивации выходящих на поверхность линейных дефектов. Предложен механизм, объясняющий изменение под воздействием атомарного водорода свойств защищенной и незащищённой плёнкой Si02 поверхностей эпитаксиального арсенида галлия.

3. Обработка атомарным водородом приводит к изменению структуры и морфологии поверхности, к аморфизации узкой (8 им) приповерхностной области эпитаксиального арсенида галлия и образованию тонкого приповерхностного слоя, препятствующего проникновению атомарного водорода в объем полупроводника.

4. В НЕСГУ-спектрах гидрогенизированных образцов обнаружено появление новых глубоких уровней энергии, соответствующих разным энергетическим состояниям Sn-ll и EL2-// комплексов, и их взаимное нерестраивание под воздействием электрического поля.

Показано сильное влияние электрического поля на стабильность конфигурационно-зарядового состояния водородных комплексов, дающих мелкие и глубокие уровни в запрещенной зоне.

5. Возвратные пассивационные эффекты: I) при пассивации электрической активности глубокого EL2-центра с увеличением температуры обработки; 2) при пассивации мелкой донорной примеси в зависимости от времени отжига.

6. Установлено влияние температуры и длительности обработки атомарным водородом, а также защитной плёнки Si02 на статические характеристики диодных арсенидогаллиевых структур с барьером Шоттки.

7. Показана возможность увеличения пробивного напряжения за счёт изменения профиля легирования при обработке атомарным водородом. Предложены оптимальные режимы обработки, обеспечивающие максимальные значения обратных напряжений и близкое к единице значение показателя идеальности. Установлены причины, приводящие к изменению статических приборных характеристик диодов с барьером Шоттки под воздействием атомарного водорода.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

[1]. Торхов H.A., Божков В.Г. Влияние атомарного водорода на свойства поверхности эпитаксиального п-GaAs II noBcpxnocTb.-2001.-jY2 8.-С.100.

[2]. Торхов H.A., Еремеев C.B. Влияние обработки атомарным водородом на свойства поверхности n-n*-ßaAs структур // ФТП.-1999.-Т.32.-№11.-С.1209.

[3]. Панин A.B., Торхов H.A. Влияние защитных плёнок Si02 на диффузию атомарного водорода при гидрогенизации эпитаксиального ri-GaAs // ФТП.-2000.-Т.34,-№6.-С.698.

[4]. Божков В.Г., Кагадей В.А., Торхов H.A. Влияние гидрогенизации на свойства контактов металл-GaAi с барьером Шоттки // ФТП.-1998.-Т.ЗЗ.-№11.-С.1343.

[5]. Божков В.Г., Кагадей В.А., Торхов H.A. Влияние атомарного водорода на свойства контактов металл-GaAs с барьером Шоттки // Изв. ВУЗов. Физика.-1997.-№8.-С.115.

[6]. Торхов H.A. Причины, приводящие к изменению статических В АХ гидрогени-зированных Me-n-n+ GaAs диодных структур с барьером Шоттки // ФТП.-2002.-Т.36.-№4.-С.437.

[7]. Торхов H.A., Ивонин И.В., т1ерников A.B. Аморфизация приповерхностной области эпитаксиального n-GaAs под воздействием атомарного водорода // Ф'ГП.-2002.-Т.36.-№7.-С.885.

[8]. Торхов H.A. Эффект баллистического переноса электронов в Me-n-n+ GaAs структурах с Барьером Шоттки // ФТП.-2001 ,-Т.35.-№7.-С.823-830.

19]. Божков В.Г., Кагадей В.А., Торхов H.A. Исследование пассивации электрической активности примесей и дефектов в GaAs при гидрогенизации. 4-Th International conference on actual problems of electronic instrument engineering proceedings. "APEIE-98" // Russia. Novosibirsk.-1998.- September 23-26.-№2.-C.207.

[10]. Божков В.Г., Кагадей В.А., Торхов H.A. Влияние обработки в атомарном водороде на скорость травления эпитаксиалышх слоев арсенида галия и обратное апря-жение структур с барьером Щоттки // Application of the conversion reseach results for international cooperation "SIBCONVERS' 99". Russia. Tomsk.-1999,-May 18-20.-№2,-C.480.

111]. Божков В.Г., Кагадей В.А., Проскуровский Д.И., Торхов H.A. Влияние обработки в атомарном водороде на свойства приповерхностных слоев GaAs и на харак-терстики структур Ан-n-n^ с барьером Шоттки // 4 Российская конференция по физике полупроводников "Полупроводники 99". Новосибирск. Тезисы докладов-1999,-Октябрь 25-29.-С.336.

[12]. Божков В.Г., Кагадей В.А., Торхов H.A. Влияние обработки в атомарном водороде на обратное напряжение Au-n-n+ GaAs структур с барьером Шоттки // 10th International conference on radiation physics and chcmistry of inorganic materials (RPC-10). Materials of the conference. Tomsk. Russia.-1999.- September. 21.

[13]. Торхов H.A., Божков В.Г., Ивонин И.В., Сохарева В.В. Стабильность эффекта пассивации мелкой донорной примеси // Девятая конференция "Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V". Томск . Россия.-2006.-0ктябрь 3-5.

[14]. Торхов H.A., Божков В.Г., Ивонин И.В. Влияние электрического поля на стабильность пассивации электрической активности примесей и дефектов в n-GaAs при гидрогенизации // Девятая конференция "Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V". Томск. Россия.-2006.-0ктябрь 3-5.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

[1]. Esaki. L. // IEEE Journal of Quantum Electronics.-1986.-T.22.-№9.-C.1611.

[2]. Collins S.D., Lowet D., Barker J.R.// J. Phys. C: Solid State Phys.-1987.-T.20,-C.6213.

[3]. Чуприков Н.Л. Туннелирование в одномерной системе N одинаковых потенциальных барьеров // ФТП.-1996.-Т.30.-№3.-С.443.

Тираж 100 экз. Отпечатано в КЦ «Позитив» 634050 г. Томск, пр. Ленина 34а

Список сокращений и условных обозначений.

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Способы получения атомарного водорода и его внедрение в полупроводниковые мателы.

1.2. Методы контроля атомарного водорода.

1.3. Взаимодействие атомарного водорода с поверхностью полупроводников.

1.4. Диффузия атомарного водорода в полупроводники.

1.5. Влияние водородной обработки на электрофизические свойства полупроводников.

1.6. Влияние водородной обработки на характеристики полупроводниковых приборов.

1.7. Стабильность эффектов.

1.8. Конфигурационно-зарядовое состояние водорода в полупроводниках.

1.9. Постановка задачи.

2. Методики экспериментов по обработке образцов в потоке атомарного водорода.

2.1 Экспериментально-технологическая установка.

2.2. Технологический маршрут приготовления образцов и условия их обработки в потоке атомарного водорода.

2.3. Численное моделирование.

3. Влияние обработки атомарным водородом на свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального n-GaAs.

3.1. Влияние диэлектрической плёнки Si02 на процессы, происходящие на границе раздела SiOiln-GaAs и в приповерхностной области n-GaAs во время обработки в потоке атомарного водорода.

3.2. Изменение структуры поверхности n-GaAs под воздействием атомарного водорода.

3.3. Аморфизация поверхности и приповерхностной области n-GaAs.

3.4. Изменение химической активности материала n-GaAs под воздействием атомарного водорода.

4. Влияние обработки атомарным водородом на электрофизические свойства n-GaAs.

4.1. Пассивация мелкой донорной примеси.

4.2. Стабильность эффекта пассивации мелкой донорной примеси.

4.3. Пассивация электрически активных центров в n-GaAs, дающих глубокие уровни в запрещённой зоне.

5. Влияние обработки атомарным водородом на приборные статические электрические арактеристики

Au/n-n+ GaAs структур с барьером Шоттки.

5.1. Статические электрические характеристики

Аи/n-n+ GaAs структур с барьером Шоттки.

5.2. Причины, приводящие к изменеию статических приборных характеристик под воздействием атомарного водорода.

Актуальность темы. Обработка полупроводниковых структур атомарным водородом (гидрогенизация или АВ-обработка) - одно из популярных направлений полупроводникового материаловедения [1, 2]. Влияние обработки в водородной плазме на свойства полупроводниковых материалов интенсивно исследуется с начала 80-х годов. В результате установлено, что оно обусловлено, в основном, взаимодействием атомарного водорода (АВ) с расположенными на поверхности и в объёме структурными дефектами, примесными центрами, создающими глубокие и мелкие энергетические уровни в запрещённой зоне. Следствием этого взаимодействия является пассивация (понижение электрической активности) указанных дефектов и центров, сопровождаемая существенным изменением оптических [3, 410], электрофизических характеристик и свойств материала: концентрации основных носителей заряда N [1, 2, 5, 11-23, 35], электрической активности центров, дающих глубокие уровни в запрещённой зоне энергий [16, 24-40], подвижности электронов, интенсивности люминесценции [41-43], активности границ зерен [44], электрической активности дислокаций [21, 45, 46], однородности [47]. К этому следует добавить, что взаимодействие атомарного водорода с поверхностью полупроводника приводит к удалению поверхностных оксидов и травлению материала [48-59].

Естественно, что столь сильное воздействие гидрогенизации на свойства полупроводников представляет большой практический интерес. Выполненные работы показали, что обработка атомарным водородом может быть использована при выращивании кристаллических [25, 27, 34, 60] и аморфных [14, 29, 44, 52, 61, 62, 63] полупроводников, для пассивации поверхности кремниевых [60, 64, 65] и арсе-нидогаллиевых [66] диодов, повышения эффективности кремниевых солнечных батарей [67, 68], улучшения прямых и обратных вольтамперных характеристик (ВАХ) диодов с барьером Шотгки (ДБШ) [69-79], существенного улучшения (в комплексе с другими технологическими процессами) характеристик полевых кремниевых приборов [71, 80]. Таким образом, водородная обработка полупроводниковых материалов к настоящему времени приобрела статус нового полноправного направления физического материаловедения полупроводников. То обстоятельство, что водород может благоприятно влиять как на объёмные, так и на поверхностные свойства материала, делает эту обработку особенно привлекательной для приборов, использующих поверхностно-барьерные структуры. Вместе с тем следует признать, что число работ, посвященных технологическому использованию водородной обработки полупроводников, довольно ограничено и говорить о широком практическом использовании гидрогенизации в технологии полупроводниковых приборов не приходится. Причина видится в недостаточном объёме проведённых в данном направлении исследований. В частности, неполно исследованы происходящие при гидрогенизации полупроводников и структур на их основе физические процессы, что ведёт к неполному пониманию происходящих при гидрогенизации явлений и, как следствие, отсутствию практически значимых технологических процессов и приёмов. Кроме того, основное внимание было уделено изучению гидрогенизированного кремния, тогда как арсенид галлия и другие полупроводники на основе соединений АзВ5 исследованы в гораздо меньшей степени.

Целью предлагаемой работы является исследование влияния атомарного водорода на поверхностные и объёмные свойства эпитаксиалыюго n-GaAs, структур SiOiln-GaAs, а также на электрические характеристики контактов Au/n-GaAs с барьером Шотгки.

Цель достигалась решением следующих задач:

- формирование на поверхности эпитаксиального арсенида галлия тонких защитных диэлектрических плёнок БЮг и исследование их проницаемости для атомарного водорода;

- исследование влияния атомарного водорода на структурные и химические свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального арсенида галлия, как при наличии, так и при отсутствии защитной плёнки SiOi во время водородной обработки;

- исследование влияния атомарного водорода на концентрацию электрически активных мелких и глубоких центров эпитаксиального арсенида галлия;

- исследование влияния изменений свойств эпитаксиалыюго арсенида галлия под воздействием атомарного водорода на приборные характеристики контактов Auln-n-GaAs с барьером Шотгки (БШ).

Объекты и методы исследования

В работе исследовались: эпитаксиальные структуры n-n+-GaAs, структуры SiOiln-n-GaAs и диодные структуры с барьером Шотгки на их основе. Обработка образцов эпитаксиалыюго n-GaAs осуществлялась в удалённой плазме, производимой генератором атомарного водорода. Образцы исследовались с привлечением методов вторичной ионной масс-спектроскопии, нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней, сканирующей туннельной микроскопии и атомно-силовой микроскопии, методов вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик, электронной микроскопии, высокоэнергетической электронографии, эллипсомет-рии.

Научная новизна

В работе получены следующие новые результаты:

1. Выявлены защитные свойства тонких плёнок Si02 на поверхности эпитак-сиального n-GaAs при обработке в водородной плазме.

2. Обнаружено изменение свойств поверхности электронного арсенида галлия после обработки в атомарном водороде: аморфизация поверхности и тонкой приповерхностной области, микрополировка поверхности, пассивация электрической активности поверхности атомарным водородом, уменьшение скорости химического травления и скорости электрохимического осаждения золота.

3. Обнаружено изменение энергетического состояния комплексов Sn-H и EL2-# в n-GaAs под воздействием температуры и электрического поля, проявляющееся во взаимном перестраивании пиков в НЕСГУ-спектрах. Обнаружены возвратный пассивационный эффект при пассивации ЕЬ2-центра и более низкая энергия активации развала водородных комплексов с мелкой донорной примесью (Stiff). Экспериментально подтверждено изменение энергетического состояния активной мелкой донорной примеси при образовании водородного комплекса, заключающееся в смещении мелкого энергетического уровня к середине запрещённой зоны эиергий.

4. Обнаружены изменение вида статической ВАХ, увеличение обратного напряжения и уменьшение показателя идеальности контактов Au/n-GaAs под воздействием атомарного водорода. Определены режимы АВ-обработок, при которых наблюдаются наиболее сильные изменения статических приборных характеристик

Au/n-GaAs структур с барьером Шоттки. Показано влияние защитных пленок SiOi на статические приборные характеристики Au/n-GaAs структур с барьером Шоттки. Выяснены причины, приводящие к наблюдаемым изменениям.

5. Предложена модель токопереноса в КМП с БШ, учитывающая движение носителей заряда, как над потенциальным барьером, так и под ним, позволяющая с единых позиций описывать поведение прямых и обратных ВАХ в широком интервале смещений вплоть до близких к пробивным напряжениям.

Положения выносимые на защиту:

1. Тонкая (10 нм), проницаемая для атомов водорода защитная пленка SiOi па поверхности эпитаксиального слоя электронного арсенида галлия во время обработки в потоке атомарного водорода приводит к более эффективному наводора-живанию материала и исключает "жёсткое" воздействие на поверхность арсенида галлия со стороны водородной плазмы.

2. Изменение химических и электрофизических свойств эпитаксиального п-GaAs при обработке в потоке атомарного водорода связано с очисткой поверхности от органических загрязнений и собственного оксида, изменением её структуры и морфологии, а также с аморфизацией приповерхностной области полупроводника.

3. Механизм пассивации атомарным водородом электрически активной мелкой донорной примеси олова и "глубокого" ЕЬ2-центра в электронном GaAs заключается в образовании водородных комплексов Sn-H и EL2-Я, что приводит к смещению энергетического уровня мелкой донорной примеси к середине запрещённой зоны, а в случае EL2-Я центра - к образованию новых глубоких уровней. Изменение концентрации активных ЕЬ2-центров с ростом температуры и длительности обработки атомарным водородом характеризуется возвратным пассивацион-ным эффектом, обусловленным процессом развала комплексов EL2-Я и механизмами, ограничивающими диффузию атомарного водорода в объём полупроводника. Электрическое поле оказывает сильное влияние на стабильность Sn-H- и ЕЬ2-Я-комплексов, что связано с особенностями их конфигурационно-зарядового состояния.

4. Обработка атомарным водородом структур n-n+-GaAs приводит к устойчивым изменениям статических электрических характеристик барьерных контактов Au/n-n+-GaAs. Для не защищённых плёнкой SiOi образцов максимальное изменение электрических характеристик наблюдается в небольших временном (~5 мин) и температурном (+150+200 °С) интервалах обработки. Для защищенных - сильное изменение имеет место во всех исследованных режимах при длительностях обработки от 5 до 50 минут и температурах от 100 до 400 °С.

Практическая ценность

1. Исследованы защитные свойства плёнок Si02 на поверхности эпитакси-ального n-GaAs при АВ-обработке, что позволяет управлять свойствами поверхности и приповерхностной области гидрогенизированного n-GaAs в более широком интервале температур обработки.

2. Исследовано влияние режимов обработки в атомарном водороде на структуру и морфологию поверхности эпитаксиального n-GaAs, его химические и электрофизические свойства, что необходимо для использования в технологических процессах при изготовлении полупроводниковых приборов.

3. Достигнуто значительное улучшение статических приборных характеристик контактов Meln-GaAs под воздействием атомарного водорода, и выяснены причины, приводящие к наблюдаемым изменениям.

4. Созданная модель токопереноса в контактах металл-полупроводник с БШ позволяет более точно описывать поведение прямых и обратных вольтамперных характреистик в более широком интервале смещений - до близких к пробивным напряжениям.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на 15 конференциях [179-193].

Основные результаты диссертации опубликованы в 11 печатных работах, перечень которых представлен в списке цитируемой литературы [168-178].

Структура и объём работы. Диссертация состоит из списка сокращений и условных обозначений, введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения, содержит 43 рисунка, 38 формул и 3 таблицы. Библиографический список включает 193 наименование — всего 134 страницы.

Список сокращений и условных обозначений включает в себя сокращения и условные обозначения, часто применяемых в работе терминов. Не представленные в списке условные обозначения стандартны, либо введены по ходу текста с соответствующими пояснениями и действуют в пределах одного раздела.

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулирована цель работы и пути её осуществления, представлены выносимые на защиту положения, описана структура диссертации.

Первая глава носит обзорный характер, в ней представлена известная к началу выполнения данной работы информация относительно способов наводоражи-вания полупроводниковых материалов, методов обнаружения в них атомарного водорода, изменений физических свойств поверхности и самого полупроводникового материала (Si, и GaAs) под воздействием атомарного водорода, конфигурационно-зарядовых состояний водорода, стабильности наблюдаемых явлений. Определяется круг наиболее важных неисследованных явлений и процессов, приводящих к изменению свойств эпитаксиального арсенида галлия.

Во второй главе описана схема разработанной в ОАО "НИИПП" экспериментально-технологической установки по обработке полупроводниковых образцов в потоке атомарного водорода, методика проведения экспериментов по обработке образцов n-GaAs в потоке атомарного водорода и технологический маршрут приготовления n-GaAs образцов, а также используемые в работе аналитические и теоретические методы исследования.

В третьей главе представлены полученные в данной работе результаты по влиянию АВ-обработки на свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального n-GaAs при температурах обработки Ttr=10(H400 °С и длительностях ttr=l+50 минут (Рд~10~2 Па, Q/^700 см3/час), а именно: пассивация поверхности и поверхностных дефектов; изменение химической активности материала n-GaAs под воздействием АВ; аморфизация поверхности и приповерхностной области; изменение морфологии поверхности n-GaAs под воздействием АВ; влияние диэлектрической плёнки SiOi на процессы, происходящие на границе раздела SiO^n-GaAs и в приповерхностной области n-GaAs во время обработки в потоке атомарного водорода.

В четвёртой главе исследовано влияние АВ-обработки в указанных выше температурном и временном диапазонах на электрофизические свойства плёнок п-GaAs: пассивация электрической активности мелкой донорной примеси и электрически активных центров, дающих глубокие уровни в запрещённой зоне. Описан возвратный пассивационный эффект, появление в результате АВ-обработки новых глубоких уровней (ГУ) и их перестраивание.

В пятой главе приводятся данные по исследованию влияния АВ-обработки на статические электрические характеристики Аи-n-n+ GaAs структур с барьером Шотгки в диапазоне температур 100-М00 °С и длительностей К50 минут (Р//~10"2 Па, Q//=700 см3/час): зависимость высоты барьера фь, показателя идеальности ВАХ п и обратного напряжения при токе 10 мкА Ur от температуры обработки и от наличия или отсутствия на поверхности во время АВ-обработки защитной плёнки БЮг, а также исследуются причины, приводящие к изменению статических приборных характеристик под воздействием АВ.

В заключении приводятся основные результаты и выводы.

Список цитируемой литературы включает в себя пронумерованный перечень наименований использующихся в работе научных статей.

В приложении изложены основы метода матрицы переноса и приведены аналитические выражения, использующиеся для расчёта параметров прохождения электроном барьера Шоттки при расчёте статических ВАХ.

1. Обзор литературы

Заключение

В результате комплексных исследований по влиянию атомарного водорода на поверхностные и объёмные свойства эпитаксиального арсенида галлия и границ раздела Si02/n-GaAs, а также на электрические характеристики арсенидогаллиевых контактов с барьером Шотгки получены следующие основные результаты:

1. Тонкие (-10 нм) защитные пленки Si02 влияют на свойства поверхности и приповерхностной области эпитаксиального арсенида галлия во время обработки атомарным водородом, а также на приборные характеристики диодных арсенидогаллиевых структур.

2. Изменение химической активности электронного арсенида галлия под воздействием атомарного водорода, которое проявляется в изменении скорости травления материала в растворе диметилформамид : моноэтаноламии, а также в изменении скорости электрохимического осаждения золота и в пассивации выходящих на поверхность линейных дефектов. Предложен механизм, объясняющий изменение под воздействием атомарного водорода свойств защищённой и незащищённой плёнкой Si02 поверхностей эпитаксиального арсенида галлия.

3. Обработка атомарным водородом приводит к изменению структуры и морфологии поверхности, к аморфизации узкой (8 нм) приповерхностной области эпитаксиального арсенида галлия и образованию тонкого приповерхностного слоя, препятствующего проникновению атомарного водорода в объем полупроводника.

4. В НЕСГУ-спектрах гидрогенизированных образцов обнаружено появление новых глубоких уровней энергии, соответствующих разным энергетическим состояниям Sn-H и ЕЬ2-Я комплексов, и их взаимное перестраивание под воздействием электрического поля.

Показано сильное влияние электрического поля на стабильность конфигурационно-зарядового состояния водородных комплексов, дающих мелкие и глубокие уровни в запрещенной зоне.

5. Возвратные пассивационные эффекты: 1) при пассивации электрической активности глубокого ЕЬ2-цеитра с увеличением температуры обработки; 2) при пассивации мелкой донорной примеси в зависимости от времени отжига.

6. Установлено влияние температуры и длительности обработки атомарным водородом, а также защитной плёнки SiOi на статические характеристики диодных арсенидогаллиевых структур с барьером Шоттки.

7. Показана возможность увеличения пробивного напряжения за счёт изменения профиля легирования при обработке атомарным водородом. Предложены оптимальные режимы обработки, обеспечивающие максимальные значения обратных напряжений и близкое к единице значение показателя идеальности. Установлены причины, приводящие к изменению статических приборных характеристик диодов с барьером Шоттки под воздействием атомарного водорода.

В заключении автор выражает большую благодарность своему научному руководителю профессору, доктору технических наук Владимиру Григорьевичу Божкову за выбор темы, всестороннюю помощь в организации, планировании, проведении исследований по данной тематике и обсуждении, а также: доктору физ.-мат. наук, зав лаб. СКТБ-М ОАО "НИИПП" Валерию Алексеевичу Кагадей за предоставленную возможность использовать генератор АВ, доктору физ.-мат. наук Алексею Владимировичу Папину за помощь в проведении измерений на туннельном и атомно-силовом микроскопах, доктору физ.-мат. наук Ивану Варфоломеевичу Ивонину за помощь в проведении электронографических измерений, а также Евгению Викторовичу Черникову за проведение измерений ВИМС.

1. Омельяновский Э.М., Поляков А.Я. Пассивация примесей и дефектов атомарным водородом перспективный метод повышения эффективной чистоты полупроводниковых кристаллов // Высокочистые вещества.-1988.-№5.-С.5-19.

2. Chevallier J. and Aucouturier M. Hydrogen in cristalline semicoductors // Ann. Rev. of Mater. Sci.-1988.-№18.-C.219-256.

3. Васин A.B., Русавский A.B., Лысенко B.C., Назаров A.H., Кушниренко В.И., Старик С.П., Степанов В.Г. Влияние температуры вакуумного отжига на край фундаментального поглощения и структурную релаксацию пленок a-SiC:H II ФТП.-2005.-Т.39.-№5.-С.602.

4. Yaron G., Goldstein Y., Many A. Large photoenhancement of hydrogen-implanted quantized accumulation layers on ZnO surfaces // Appl. Phys. Lett.-1986.-T.49.-C.561-63.

5. Stavola M., Pearton S.J., Lopata L., Dautremont-Smith W.C. Vibrational characteristics of acceptor-hydrogen complexes in silicon // Appl. Phys. Lett.-1987.-T.50.-C.1086-88.

6. Zavada J.M., Jenkinson H.A., Sarkis R.G., and Wilson R.G. Hydrogen depth profiles and optical characterization of annealed, proton-implanted n-type GaAs II J. Appl. Phys.-1985,-№58.-C.3731.

7. Pearton S.J., Dautremont-Smith W.C., Chevallier J.,Tu C.W., Cummings K.D. Hydrogen of shallow-donors levels in GaAs // J.Appl.Phys.-1986.-T.59.-№8.-c.2821-2827.

8. Weber J., Pearton S.J., Dautremont-Smith W.C. Photoluminescence study of the shallow donor neutralization in GaAs(Si) by atomic hydrogen // Appl. Phys. Lett.-1986.-T.49.-№18.-C.1181-1183.

9. Pancov J.I., Wance R.O., Berkeyheiser J.E. Neutralization of acceptors in silicon by atomic hydrogen // Appl. Phys. Lett.-1984.-№45.-C.l 100.

10. Stutzmann M. Hydrogen passivation of boron acceptors in silicon: Raman studies // Phys. Rev. B.-1987.-T.35.-C.5921-24.

11. Chevallier J., Dautremont-Smith W.C., Tu C.W., Pearton S.J. Donor neutralization in GaAs(Si) by atomic hydrogen // J. Appl. Phys. Lett.-1985.-T.47.-№2.-C.108-l 10.

12. Vardhireddy Manorama, Didhe P.M., Bhoraskar S.V., Rao V.J., Prabhat Singh, Belhekar A.A. Hydrogen-passivated amorphous gallium arsenide thin films // J. Appl. Phys.-1990.-T.68.-№2.-C.581.

13. Омельяновский Э.М., Пахомов A.B., Поляков А.Я., Говорков А.В., Бородина О.М., Брук А.С. Факторы, определяющие профиль пассивации дефектов при введении атомарного водорода в GaAs II ФТП.-1988.-Т.22.-№7.-С.1203-1207.

14. Омельяновский Э.М., Пахомов А.В., Поляков А.Я. Влияние атомарного водорода па свойства арсеиида галлия // ФТП.-1987.-Т.21.-№5.-С.842-847.

15. Pankove J.I., Wance R.O., Berkeyheiser J.E. Neutralization of acceptors in silicon by atomic hydrogen // Appl. Phys. Lett.-1984.-T.45.-№10.-C.l 100.

16. Sathya Balasubramanian and Vikram Kumar, N. Balasubramanian. Revers-bias annealing kinetics of Mg-H complexes in InP II J.Appl. Phys.-1993.-T.74.-№7.-C.4521-4526.

17. Омельяновский Э.М., Пахомов A.B., Поляков А .Я., Куликова J1.B. Пассивация мелких примесных центров в арсениде галлия с помощью атомарного водорода // ФТП.-1987.-Т.21.-№10.-С. 1762-1764.

18. Омельяновский Э.М., Пахомов А.В., Поляков А.Я. Влияние атомарного водорода на свойства арсенида галлия // ФТП.-1987.-Т.21.-№5.-С.842.

19. Chevallier J., Jalil A., Azoulay R., Mircea A. Defects in Semiconductors // Presented at Mater. Sci. Forum.

20. Yuan M.H., Wang L.P., Jin S.X., and Chen J.J. Negativ charge state of hydrogen species in n-type GaAs // Appl. Phys. Lett.-1991.-T.58.-№9.-C.925.

21. Leitch A.W.R., Prescha Th., Stutzmann M. Hydrogen passivation and reactivation of shallow Zn acceptors in GaAs // Appl. Surfaces Sci.-1991.-T.50.-C.390.

22. Yoichi Kamiura, Makoto Tsutsue, Yoshifumi Yamashita, Fumio Hashimoto, Okuno K. Deep center related to hydrogen and carbon in p-type silicon // J. Appl. Phys.-1995.-V.78.-№7.-C.4478-4486.

23. Hoon Young Cho, Eun Kyu Kim, Suk-Ki Min, Jae Boong Kim, Jin Jang. Creation of deep levels in horizontal Bridgman-grown GaAs by hydrogenation // Appl. Phys. Lett.-1988.-T.53.-№10.-C.856-858.

24. Hoon Young Cho, Eun Kyu Kim, Suk-Ki Min. A relation between EL2 (Ec-0.81 eV) and EL6 (Ec-0.35 eV) in annealed HB-Ga^5 by hydrogen plasma exposure // J. Appl. Phys.- 1989.-T.66.-№7.-C.3038-3041.

25. Dautremont-Smith W.C., Chevallier J., Tu C.W., Nabity J.C., Swaminathan V., Stavola M., and Pearton S.J. Passivation of deep level defects in molecular beam epitaxial GaAs by hydrogen plasma exposure // J. Appl. Phys. Lett.-1986.-T.49.-№17.-C.1098.

26. Мукашев Б.Н., Тамендаров М.Ф., Колодин Л.Г., Смирнов В.В., Токомолдин С.Ж. Пассивирование водородом дефектных состояний на поверхности и в объеме кремния // ФТП.-1986.-Т.20.-№4.-С.773-775.

27. Cho H.Y., Kim Е.К., Suk-ki Min. Creation of deep levels in horisontal Bridgman-grown GaAs by hydrogenation // Appl. Phys. Lett.-1988.-T.53.-№10.-C.586.

28. Мукашев Б.Н., Тамендаров М.Ф., Токомолдин С.Ж. Состояния водорода и механизмы пассивации примесей и радиационных дефектов в кристаллическом кремнии // ФТП.-1992.-Т.26.-№6.-С.1124-1134.

29. Pearton S.J. Hydrogen passivation of copper-related defects in germanium // Appl. Phys. Lett.-1982.-T.40.-№3.-C.253.

30. Lagowski J., Kaminska M., Parsey J.M. Passivation of the dominant deep level (EL2) in GaAs by hydrogen // Appl. Phys. Lett.-1982.-T.41.-№ 1 l.-C. 1078-1080.

31. Chen X.D., Ling C.C., Gong M., Fung S., Beling C.D., Brauer G., Anwand W., and Skorupa W. Anomalous behaviors of Е\!Ег deep level defects in 6H silicon carbide // Appl. Phys. Lett.-2005.-№86.-C.031903.

32. Dautremont-Smith W.C., Nabity J.C., Swaminathan V., Stavola M., Chevallier J., Tu C.W., and Pearton S.J. Passivation of deep level defects in molecular beam epitaxial GaAs by hydrogen plasma exposure // Appl. Phys. Lett.-1986.-T.49.-№17.-C.1098-1100.

33. Балмашнов А.А., Головинская К.С., Кампс К., Омельяповский Э.М., Пахомов А.В., Поляков А.Я. Пассивация электрически активных центров а арсениде галия потоком водородной плазмы // Письма в ЖТФ.-1986.-Т.12.-№24.-С.1486-1488.

34. Ковешников С.В., Носенко С.В., Якимов Е.Б. Перестройка радиационных дефектов в Si, стимулированная атомарным водородом // ФТП.-1988.-Т.22.-№5.-С.922-924.

35. Morrow R.A. Silicon donor-hydrogen complex in GaAs: A deep donor? // J.Appl. Phys.-1993.-T.74.-№10.-C.6174-6177.

36. Conibear A.B., Leitch A.W.R., and Ball C.A.B. Dissociation kinetics of the EL-2-hydrogen complex in passivated GaAs II Phys. Rev. B.-1994.-T.49.-№7.-C.5069-5072.

37. Chantre A„ Pearton S.J., Kimerling L.C., Cummings K.D., Dautremont-Smith W.C. Interaction of hydrogen and thermal donor defects in silicon // Appl. Phys. Lett.-1987.-T.50.-№9.-C.513-515.

38. Capizzi M., Mittiga A. Hydrogen in crystalline silicon: A deep donor? // Appl. Phys. Lett.-1987.-T.50.-№14.-C.918-920.

39. Yasuo Koide, D.E. Walker. Jr., B.D. White, L.J. Brillson, Masanori Murakami, S. Kamiyama, H. Amano, I. Akasaki. Simultaneous observation of luminescence and dissociation processes of Mg-H complex forMg-doped GaNII J.Appl.Phys.-2002.-№ 92.-V.7.-C.3647.

40. Paves L., Martelli F., Martin D., Reinhart F.K. Photoluminescence enhancement in postgrowth hydrogenated Ga( 1 -х)Л/(х)Лх(0<=х<=0.32) and GaAs/GaAlAs multilayer structures // Appl.Phys.Lett.-1989.-V.54.-№ 16.-С. 1522.

41. Thewalt M.L., Lightowlers E.C., Pankove J.I. Photoluminescence studies of the neutralization of acceptors in silicon by atomic hydrogen // Appl. Phys. Lett.-1985.-T.46.-№7.-C.689.

42. Seager C.H., Ginley D.S. Passivation of grain boundaries in polycrystalline silicon //Appl. Phys. Lett.-1979.-T.34.-C.337-39.

43. Осипьян Ю.А., Ртищев A.M., Штейнман Э.А. Взаимодействие дислокаций с водородом и кислородом в кремнии // ЖЭТФ.-1982.-Т.82.-№2.-С.509-514.

44. Corbett T.J.W., Peak D., Pearton S.J., Sganga A.G. Hydrogen in disordered and amorphous solids // NATO. Adv. Study Inst. Ser. B.-1986.-№136.-C.61-79.

45. Chang R.P.H. and Darack S. Hydrogen plasma etching of GaAs oxide // Appl. Phys. Lett.-1981.-V.3 8.-№ 11 .-C.898-900.

46. Schaefer J.A., Persch V., Stock S., Th. Alinger and A. Goldmann. Etching of GaAs( 100) by Activated Hydrogen // Evrophys. Lett.-1990.-V.12.-№6.-C.563-568.

47. Lu Z., Schmidt M.T., Chen D., Osgood R.M., Jr., Holber W.M., Podlesnik D.V. Forster J. GaAs-oxide removal using an electron cyclotron resonance hydrogen plasma //Appl. Phys. Lett.-I991.-V.58.-№1 l.-C.l 143.

48. Noriyuki Watanabe, Takumi Nittono, Hiroshi Ito, Naoto Kondo, Yasushi Nanishi. Surface cleaning of C-doped p+-GaAs with hydrogen electron cyclotron resonance plasma//J. Appl. Phys.-1993.-V.73.-№12.-C.8146-8150.

49. Mahan A.H., Xu Y., Williamson D.L., Beyer W., Perkins J.D., Vanecek M., Ged-vilas L.M., Nelson B.P. Structural properties of hot wire a-Si:H films deposited at in excess of 100 A/s // J.Appl.Phys.-2001.-V.90.-№10.-C.5027.

50. Akihiro Kishimoto, Ikuo Suemuni, Kazuhiko Hamaoka, Tomoaki Koui, Yoshiski Honda and Masamichi Yamanishi. In-Situ RHEED Monitoring of Hydrogen Plasma Cleaning on semiconductor Surfaces // J. Journal Appl. Phys.-1990.-T.29.-№10.-C.2273-2276.

51. Takeshi Aiba, Ken Yamauchi, Y. Shimizu, N. Tate, M. Katayama and T. Hattori. Initial stage of oxidation of hydrogen-terminated 5/(100)-2xl surface // Jpn. J. Appl. Phys.-1995.-T.34.-№2B.-C.707.

52. Katsuyoshi Endo, Kenta Arima, Kikuji Hirise, Toshihiko Kataoka and Yuzo Mori. Atomic image of hydrogen-terminated 5/(001) surfaces after wet cleaning and its first-principles study // J.Appl.Phys.-2002.-T.91.-№7.-C.4065.

53. Nakamura К., Yoshino К., Takeoka S.,and Shimizu Isamu. Roles of atomic hydrogen in chemical annealing // Jpn. J. Appl. Phys.-1995.-T.34.-№l.-4.2A.-C.442-449.

54. Takahiro Kimura, Chikashi Yamada. GaAs oxid removal using hydrogen plasma studied by surface second-harmonic generation // Jpn. J. Appl. Phys.-1995.-T.34.-C.1498-1501.

55. Schafer J.A., Persch V., Stock S., Allinger Th. and Goldman A. Etching of GaAs (100) by Activated Hydrogen. // Europhys. Lett.-1990.-№12(6).-C.563.

56. Орлов Jl.К., Смыслова Т.Н. Десорбция водорода с поверхности в условиях эпитаксиалыюго наращивания слоев кремния из моносилана в вакууме // ФТП.-2005.-Т.39.-№11 .-С. 1320.

57. Smets А.Н.М., Kessels W.M.M., and Van de Sanden M.C.M. Surface-diffusion-controlled incorporation of nanosized voids during hydrogenated amorphous silicon film growth // Appl. Phys. Lett.-2005.-№86.-C.041909.

58. Stephen K. O'Leary, Saad M. Malik. A simplified joint density of states analysis of hydrogenated amorphous silicon // J.Appl.Phys.-2002.-V.92.-№8.-C.4276.

59. Pankove J.I., Tarng M.L. Amorphous silicon as a passivant for crystalline silicon // Appl. Phys. Lett.-1979.-V.34.-№2.-C. 156-157.

60. Кулиев Б.Б. Обратимое изменение электрических характеристик металл-нитрид-окись-полупроводник под воздействием водорода и кислорода // Радио-техн. и электрон. М.-1990.-Т.35.-№12.-С.2647-2649.

61. Pearton S.J., Haller Е.Е., Elliot A.G. Nitridization of gallium arsenide surfaces: Effects on diode leakage currents //Appl. Phys. Lett.-1984.-V.44.-№7.-C.684.

62. Seager C.H., Ginley D.S., Zook J.D. Improvement of polycrystalline silicon solar cells with grain-boundary hydrogenation techniques // Appl. Phys. Lett.-1980.-V.36,-№10.-C.831.

63. Hanoka J.I., Seager C.H., Sharp D.J., Panitz J.K.G. Hydrogen passivation of defects in silicon ribbon grown by the edge-defined film-fed growth process // Appl. Phys. Lett.-1983.-V.42.-№7.-C.618.

64. Paccagnella A. and Callegari A., Latta E., Gasser M. Schottky diodes on hydrogen plasma treated n-GaAs surfaces // Appl. Phys. Lett.-1989.-V.55.-№3.-C.259-261.

65. Chakrabarti U.K., Pearton S.J., Hobson W.S., Lopata J. and Swaminathan V. Hy-drogenation of GaAs-on-InP//Appl Phys. Lett.-1990.-V.57.-№9.-C.887-889.

66. Overhauser Albert W., Maseijian Joseph. Hydrogen-stabilized semiconductor devices // Пат. 4857976 США. МКИ H 01 L 29/78/ California Institute of Technology.-№284832; Заявл. 13.12.1988; Опубл. 15.08.1989; НКИ 357/23.

67. Meirhaeghe R.L.Van, Laflere W.H., Cardon F. Influence of defect passivation by hydrogen on the Schottky barrier height of GaAs and InP contacts // Appl. Phys.-1994.-T.76.-№1 .-C.403.

68. Wang Y.G. and Ashok S. A study of mtXaMGaAs interface modification by hydrogen plasma // J. Appl. Phys.-1994.-T.75.-№5.-C.2447.

69. Singh U.P., Srivastava P.S., Chandra S. Donor states in Pd/p-GaAs devices and the effect of hydrogenation. // Semicond. Sci. Technol.-1995.-№10.-C.1368-1375.

70. Nie H.-Y., Nannichi Y. Schottky and ohmic contacts of Pd on p-type GaAs distinguished with hydrogen // J. Appl. Phys.-1994.-T.76.-№7.-C.4205-4208.

71. Plieninger R., Wanka H.N., Kuhnle J., Werner J.H. Efficient defect passivation by hot-wire hydrogenation // Appl. Phys. Lett.-1997.-T.71.-№15.-C.2169-2171.

72. Wittmer M., Freeouf J.L. Ideal Schottky diodes on passivated Silicon // Phys. Rev. Lett.-1992.-T.69.-№18.-C.2701-2704.

73. Аристов B.B., Ковешников C.B., Носенко C.B., Якимов Е.Б., Сурма A.M. // Микроэлектроника.-1995.-Т.24.-№3 .-С. 198.

74. Hiroshi I to. Hydrogen Diffusion in C-Doped InGaAs И Jpn. J. Appl. Phys.-1996.-№35.-C.l 155-1157.

75. Tavendale A.J., Williams A.A., Pearton S.J. Hydrogen injection and neutralization of boron acceptors in silicon boiled in water // Appl. Phys. Lett.-1986.-V.48.-№9.-C.590.

76. Oehrlein G.S., LindstromJ.L., Corbett G.W.// Phys. Lett.-1981.-T.81A.-C.246.

77. Pearton S.J.,Hansen W.L.,Haller E.E., Kahn J.M. J. // Appl. Phys.-1984.-V.55.-№4.-C.1221.

78. Chu W.K., Kastl R.H., Lever R.F., Mader S., Masters B.J. Ion implantation in semiconductors 1976 // eds. F. Chernow, J.A. Borders, D.K. Brice. Plenum, N.Y.-1977.-C.484.

79. Sah C.T., Sun J.Y.T., Tzou J.J.T., Pan S.C.S. Deactivation of group III acceptors in silicon during KeV electron irradiation // Appl. Phys. Lett.-1983.-T.43.-C.962,

80. Bech Nielsen B. Interaction of deuterium with defects in silicon studied by means of channeling// Phys. Rev. B.-1988.-№37.-C.6353.

81. Johnson N.M., Biegelsen D.K., and Moyer M.D., Deline V.R. and Evans C.A. Deuterium at the Si-SiOi interface detected by secondary-ion mass spectrometry // Appl. Phys. Lrtt.-1981.-T.38.-№12.-C.995-997.

82. Muller J.C., Barhdadi A., Ababou Y., Siffert P. H Rev. Phys. Appl.-1987.-T.22.-C.649-54.

83. Aucouturier M., Rallon 0., Mautref M., Belouet C. J. // Phys.-1982.-T.43.-4.C1.-C.l17-23.

84. Kveder V.V., Labusch R., Ossipyan Y.A. // Phys. Status. Solidi.-1984.-№A84.-C.149-56.

85. Pajot В., Newman R.C., Murray R., Jalil A., Chevallier J., Azoulay R. // Phys. Rev. B.-1988.

86. Hajime Shirai. Surface morfology and cristallite size during grouth of hydrogenated microcrystalline silicon by plasma-enhanced chemical vapor deposition // Jpn. J. Appl. Phys.-1995.-T.34.-№l.-4.2A.-C.450-458.

87. Deki H., Fukuda M., Miyasaki S. and Hirose M. Surface morfologies of hydrogen amorphous silicon at the early stages of plasma-enhanced chemical vapor deposition // Jpn. J. Appl. Phys.-1995.-T.34.-№2.-4.8B.-C.L 1027-L1030.

88. Chun Y.J., Nakajima S. and Kawabe M. Array of the self-organized InGaAs quantum dots on GaAs (311)B substrates by atomic hydrogen-assisted molecular beam epitaxy//Jpn. J. Appl. Phys.-1996.-T.35.-№2.-4.8B.-C.L1075.

89. Balasubramanian S. and Kumar V., Balasubramanian N. Reduced phosphorus loss from InP surface during hydrogen plasma treatment // Appl. Phys. Lett.-1994.-T.64.-№13.-C.1696-.

90. Lord S.M., Roos G., Jr. Harris J.S., Johnson N.M. Hydrogen passivation of nonra-diative defects in InGaAs/AlxGaj.xAs guantum wells // J. Appl. Phys.-1993.-T.73.-№2.-C.740-748.

91. Dautremont-Smith W.C., Lopata J., Pearton S.J., Koszi L.A., Stavola M., Swami-nathn V. Hydrogen passivation of acceptors in p-InP // J. Appl. Phys.-1989.-T.66.-№5.-C.1993-1996.

92. Corbett J.W., Pearton S.J., Stavola M. Hydrogen in semiconductors // Elsevier Science Publishers B.V. (North-Holland).-1990.-C.53-63.

93. Johnson N.M., Moyer M.D. Absence of oxygen diffusion during hydrogen passivation of shallow-acceptor impurities in single-crystal silicon // Appl.Phys.Lett.-1985.-T.46.-№8.-C.787-789.

94. Рытова H.C. Образование молекул водорода в арсениде галия n-типа при его гидрогенизации // ФТП.-1991.-Т.25.-№6.-С.1078-1080.

95. Stoneham A.M. Quantum or classical motion of H in Si:B! II Phys. Rev. Lett.-1989.-T.63.-№9.-C.1027.

96. Muro K., Sievers A.J. Tunneling with millielectronvolt energies at the Be-H acceptor complex in silicon // Phys.Rev.Lett.-1986.-№7.-C.897.

97. Morrow R.A. Modeling the diffusion of hydrogen in GaAs I/ J. Appl. Phys.-1989.-Т.66.-Ж7.-С.2973-2973.

98. Рытова Н.С. Анализ диффузионных профилей водорода, образующихся при гидрогенизации полупроводниковых образцов // ФТП.-1991.-Т.25.-№6.-С.990-996.

99. Cheng Y.M., and Stavola М. Non-Arrenius reorientation kinetics for the B-H complex in Si: Evidence for Thermally Assisted Tunneling // Phys. Rev. Lett.-1994.-T.19.-№25.-C.3419.

100. Estreicher S.K., Jones R. {H,P}0<—>{H,P}+ transitions: A new look at donor-hydrogen pairs in Si И Appl. Phys. Lett.-1994.-T.64.-№13.-C.1670.

101. Болотов B.B., Камаев Г.Н., Носков A.B., Черняев С.А., Росликов В.Е. Влияние состояния водорода в решетке на эффективность введения донорных центров в кислородсодержащем кремнии // ФТП.-2006.-Т.40.-№2.-С.129.

102. Stavola М., Bergman К., Peartomiox S.J., and Lopata J. Hydrogen Motion in Defect Complex: Reorientation Kinetics of the B-H Complex in Silicon // Phys. Rev. Lett.-1988.-T.61.-№24.-C.2786-2789.

103. Pankove J.I., Zanzucchi P.J., Magee C.W. Hydrogen localization near boron in silicon //Appl. Phys. Lett.-1985.-T.46.-№4.-C.421.

104. Pankove J.I., Zanzucchi P.J., Magee C.W. Hydrogen localization near boron in silicon // Appl. Phys. Lett.-1985.-T.46.-№4.-C.421.

105. Похил Г.П., Тулинов А.Ф., Попов В.П., Фридман В.Б. Исследование плоских водородных дефектов в кремнии методом каналирования // Поверхность.-2005.-№3.-С.59.

106. Stavola М., Pearton S.J., Lopata J., Abernathy C.R., and Bergman K. Structure and dynamics of the Be-H complex in GaAs // Phys. Rev. B.-1981.-T.39.-№ll.-C.8051-8053.

107. Benton J.L., Doherty C.J., Ferris S.D. Hydrogen passivation of point defects in silicon // Appl. Phys. Lett.-1980.-T.36.-№8.-C.670.

108. Pohoryles B. // Phys. Stat. Sol. (a).-1981.-№67.-C.K75.

109. Sun C.T., Sun J.Y.C. и Tzou J.J.T. // Appl. Phys.-1983.-T.54.-№10.-C.5864.

110. Jalil A., Chevallier J., Azoulay R., Mircea A. J. // Appl. Phys. Lett.-1986.-T.59,-№11.-C.3774.

111. Hayashi S., Bruno D., and Goorsky M.S. Temperature dependence of hydrogen-induced exfoliation of InP// Appl. Phys.-2004.-T.85.-№2.-C.236.

112. Wei J. Formation of hydrogenated carbon nitride films by reactive sputtering // J.Appl.Phys.-2002.-T.92.-№i i .-C.6525.

113. Seager C.H., Myers S.M., Wright A.F., Koleske D.D. and Allerman A.A. Drift, diffusion and trapping of hydrogen in p-type GaN II J.Appl.Phys.2002.-T.92.-№12.-C.7246.

114. Кулькова C.E., Чудинов Д.В., Ханин Д.В. Влияние водорода на электронную структуру и свойства нитрида бора // ФТП.-2000.-Т.38.-№1.-С.61.

115. Tavendale A.J., Alexiev D., Williams A.A. Field drift of the hydrogen-related, acceptor-neutralizing defect in diodes from hydrogenated silicon // Appl. Phys. Lett.-1985.-№46.-C.317.

116. Johnson N.M., Hahn S.K. Hydrogen passivation of the oxygen-related thermal-donor defect in silicon //Appl.Phys. Lett.-1986.-T.48.-№11.-C.709-711.

117. Corbett J.W. Pearton S.J. and Stavola M. Hydrogen in semiconductor. Defect Control in Semiconductors / Elsevier Science Publishers.-1990.-C.53.

118. Tavendale A.J., Williams A.A., Alexiev D., Pearton S.J. Oxygen, Carbon, hydrogen and Nitrogen in c-Silicon / Materials Res. Soc. Pittsburgh.-1986.-C.469.

119. Вавилов B.C., Киселев В.Ф., Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности // М.:Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.-1990.-С.216.

120. Mogro-Campero A., Love R.P., Schubert R. // J. Electrohem. Soc.-1985.-T.132.-№8.-C.2006.

121. Pearton S.J., Abernathy C.R., Lopata J. Thermal stability of dopant-hydrogen pairs in GaAs II Appl. Phys. Lett.-1991.-T.59.-№27.-C.3571-3573.

122. Johnson N.M., Herring C., Chadi D.I. // Phys. Rev. Lett.-1986.-№56.-C.769.

123. Pearton S.J., Dautremont-Smith W.C., Chevallier J., C.W. Tu, Cummings K.D. Hydrogenation of shallow-donor levels in GaAs И J. Appl. Phys.-1986.-T.59.-№8.-C.2821.

124. Балмашнов А.А., Голованивский Л.С., Кампс К. // Докл. АН СССР.-1987.-Т.297.-№3.-С.501.

125. Zavada J.M., Pearton S.J., Wilson R.G., Wu C.S., Stavola M., Ren F., Lopata D., Dautremont-Smith W.C., Novak S.W. Electrical effects of atomic hydrogen incorporation in GaAs-on-SiII J. Appl. Phys.-1989.-T.65.-№l.-C.347-353.

126. Pankove J.I., Lampert M.A., Tarng M.L. Hydrogenation and dehydrogenation of amorphous and crystalline silicon // Appl. Phys. Lett.-1978.-T.32.-№7.-C.439-441.

127. Os Van, C. F. A.; Leung, K. N.; Kunkel, W. B. // Appl. Phys. Lett.-2005.-T.57.-№9.-C.861.

128. Van C.C. de Walle, Denteneer P.J.H., Bar-Yam Y., Pantelides S.T. // Phys. Rev.1. B.-1989.-№39.-C.10791.

129. Wieringen A. Van, Warmoltz N. // Physica.-1956.-№22.-C.849.

130. Stavola M., Pearton S.J., Dautremont-Smith W.C. // Phys. Rev. B.-1988.-№37.1. C.8313.

131. Pajot В., Chari A., Aucouturier M., Astier M., Chantre A. // Solid. State Comm.-1988.-№67.-C.855.

132. Stutzman M., Herrero C.P. Defects in Electronic Materials, ed M. Stavola, S.J. Pearton, G. Davies. / MRS, Pittsburgh-1987.-C.271.

133. Горелкинский Ю.В., Невинный H.H. // Письма ЖТФ.-1987.-№13.-С105.

134. Johnson N.M., Herring С., Chadi D.I. Physics of semiconductors. 2 / Singapore: World Scientific.-1987.-C.991.

135. Chang K.J., Chadi D.J. // Phys. Rev. Lett.-1989.-№62.-C.937.

136. Bergman K., Stavola M., Pearton S.J., Lopata J. // Phys. Rev. B.-1988.-№37.-C.2770.

137. Кагадей В.А., Проскуровский Д.И., Троян O.E. Генератор атомарного водорода // Патент России № 2088056.

138. Кагадей В.А., Проскуровский Д.И., Регер С.Д., Ромась Л.М. // Микроэлектроника,- 1998.-Т.27 .-№1 .-С. 10.

139. Ponce F.A., Johnson N.M., Tramontane J.C., Walker J. Microscopy of semiconducting materials ed. A.G. Cullins, Adam Hilger.-1987.-C.49.

140. Akira Watanabe, Masashi Unno, Fusao Hojo and Takao Miwa. // Jpn. J. Appl. Phys.-2000.-T.10A.-№2.-C.961.

141. Sze S.M. Modern Semiconductor Device Physics. John Wiley & Sons Inc.-1997.

142. Weeglels L.M., Saitoh Т., and Kanbe H. Temperature-dependent dry cleaning characteristics of Са/15(111)В surfaces with a hydrogen electron cyclotron fesonance plasma// Appl. Phys. Lett.-1995.-T.66.-№21.-C.2870.

143. Чуприков H.JI. Туннелирование в одномерной системе N одинаковых потенциальных барьеров // ФТП.-1996.-Т.З 0.-№3 .-С.443.

144. Mao-Hua Du and Zhang S.B. Topological defects and the Staebler-Wronski effect in hydrogenated amorphous silicon // Appl. Phys. Lett.-2005.-T.87.-C.191903.

145. Suda K., Hattory T. // Surface Sci.-1986.-№168.-C.652.

146. Вавилов B.C., Киселев В.Ф., Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности // М.:Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.-1990.-С.216.

147. Suda К., Hattory Т. // Surface Sci.-1986.-T.168.-C.652.

148. Болтакс Б.И. Диффузия в полупроводниках Гос. издат.физ.-мат. литературы. Москва. Книга.-1961.-462.С

149. Бургуэн Ж., Ланно М. Точечные дефекты в полупроводниках.- М. Мир. 1985.

150. Hwang Ki-Hyun, Park Jin-Won, and Yoon Euijoon, Whang Ki-Woong, J.Y. Lee. Amorphous (100) platelet formation in (100) Si induced by hydrogen plasma treatment // J. Appl. Phys.-1997.-T.81.-№l.-C.74-77.

151. Yuan M.H., Wang L.P., Jin S.X., and Chen J.J. Negativ charge state of hydrogen species in n-type GaAs II Appl. Phys. Lett.-1991.-T58.-№9.-C.925-927.

152. Gottscho R.A., Preppernau D.L., Pearton S. J., Emerson A.B., Giapis K.P. Realtime monitoring of low-temperature hydrogen plasma passivation of GaAs И J. Appl. Phys.-1990.-T.68.-№2.-C.440.

153. Sze S.M. Modern Semiconductor Device Physics. John Wiley&Sons Inc.-1997.

154. Esaki. L. // IEEE Journal of Quantum Electronics.-1986.-T.22.-№9.-C.1611.

155. Collins S.D., Lowet D., Barker J.R.// J. Phys. C: Solid State Phys.-1987.-T.20.-C.6213.

156. Торхов H.A., Божков В.Г. Влияние атомарного водорода на свойства поверхности эпитаксиального n-GaAs II Поверхность.-2001.-№ 8.-С.100.

157. Торхов Н.А., Еремеев С.В. Пассивация поверхности GaAs атомарным водородом // ФТП.-2000.-Т.34.-№2.-С. 186-193.

158. Торхов Н.А., Еремеев С.В. Влияние обработки атомарным водородом на свойства поверхности n-n+-GaAs структур // ФТП.-1999.-Т.32.-№11.-С.1209.

159. Панин А.В., Торхов Н.А. Влияние защитных плёнок SiOi на диффузию атомарного водорода при гидрогенизации эпитаксиального n-GaAs II ФТП.-2000.-Т.34.-№6.-С.698.

160. Божков В.Г., Кагадей В.А., Торхов Н.А. Влияние гидрогенизации на свойства контактов металл-Ga^s с барьером Шоттки // ФТП.-1998.-Т.ЗЗ.-№11.-С.1343.

161. Божков В.Г., Кагадей В.А., Торхов Н.А. Влияние атомарного водорода на свойства контактов металл-СяЛя с барьером Шоттки // Изв. ВУЗов. Физика.-1997.-№8.-С.115.

162. Торхов Н.А. Еремеев С.В. Токопереиос В Ме-п-п+ структурах с барьером Шоттки // ФТП.-2000.-Т.34.-№ 1 .-С. 106.

163. Торхов Н.А. Причины, приводящие к изменению статических В АХ гидроге-пизировацных Me-n-n+ GaAs диодных структур с барьером Шоттки // ФТП.-2002.-Т.36.-№4.-С.437.

164. Торхов Н.А. Эффект баллистического переноса электронов в Me-n-n+ GaAs структурах с Барьером Шоттки // ФТП.-2001.-Т.35.-№7.-С.823-830.

165. Торхов Н.А. Формирование структуры собственного оксида на поверхности n-GaAs при естественном окислении на воздухе // ФТП.-2003.-Т.37.-№10.-С.1205.

166. Торхов Н.А., Ивонин И.В., Черников А.В. Аморфизация приповерхностной области эпитаксиального n-GaAs под воздействием атомарного водорода // ФТП.-2002.-Т.36.-№7.-С.885.

167. Н.А. Торхов, В.Г. Божков, В.А. Кагадей, И.В. Ивонин. Тез. докл. второй международной конф. "Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах" / Россия, Максимиха.-2000.-С.86.

168. Торхов Н.А. 4-Th International conference on actual problems of electronic instrument engineering proceedings / "APEIE-98" Rassia. Novosibirsk. September 23-26.-1998.-Ч.2.-С.217.

169. Торхов Н.А., Панин А.В. Самоафинная природа собственного оксида эпитаксиального n-GaAs / Труды III Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» Томск, Горный Алтай 29 июля-З августа.-2002.-С.301.

170. Торхов Н.А., Божков В.Г., Ивонин И.В., Сохарева В.В. Стабильность эффекта пассивации мелкой донорной примеси / Девятая конференция "Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V", Томск , Россия 3-5 октяб-ря.-2006.