Основные операции. Лазерное легирование

Очень интересен тот факт, что лазерное легирование Sn в GaAs в отличие от ионной имплантации, не приводит к образованию сложных (комплексных) дефектов. Таким образом, можно заключить, что лазерное легирование сочетает в себе уникальные качества ионной имплантации (превышение пределов равновесной растворимости) и лазерного отжига ионно-имплантированных слоёв (хорошее восстановление кристаллической решётки полупроводникового материала). Кроме этого, лазерное легирование для получения глубоких и гомогенных профилей внедрённых атомов (1 мкм) представляется существенно более простым в реализации, чем высокоэнергетичная ионная имплантация.

Перейдём к рассмотрению результатов лазерного легирования сложных полупроводниковых материалов типа A₃B₅. В качестве первого примера рассмотрим лазерное легирование InSb p-типа проводимости донорными примесями (Те, Se). В качестве подложек использовались пластины p-InSb с концентрацией акцепторов 8·10¹³ см ⁻³. На полированную поверхность InSb в вакууме наносилась плёнка Al, в которой методами фотолитографии вскрывались окна под n-p-переход. После этого в вакууме наносились плёнки Se или Те толщиной 50 и 20 нм. Полученные структуры облучались излучением неодимового лазера с длительностью импульса в пределах от 0,1 до 1,0 Дж/см². Облучение проводилось широким несфокусированным пучком, диаметр которого составлял 8 мм. Так как используемый лазер работал в многомодовом режиме, с целью уменьшения пространственной неоднородности излучения использовался кварцевый стержень, один конец которого был матовым, а второй — полированным. Относительно толстая плёнка Al использовалась для защиты периферийных областей n-p-перехода от действия излучения. Толщина плёнки Al выбиралась с таким расчётом, чтобы исключить диффузию Sе(Те) и диффузию атомов Al в результате лазерного нагрева в InSb в периферийных областях. После облучения Al полностью стравливался, и на полированной поверхности InSb оставались только области, легированные Sе (Tе). Затем стандартными методами фотолитографии к n-p-переходу изготавливались омические контакты, а над областью выхода n-p-перехода на поверхность формировалось охранное кольцо посредством окисления InSb с последующим нанесением металлического затвора. Различные толщины напыляемых плёнок Se и Те (20 и 50 нм) позволяли изменять долю энергии лазерного излучения, поглощаемую в плёнке и полупроводниковой подложке. В случае тонких плёнок заметная часть излучения подводится к подложке, тогда как в случае толстых — большая часть излучения поглощается плёнкой.