Основные операции. Лазерное легирование

Лучший n-p-переход был получен при обратном облучении с плотностью энергии в импульсе 2,5 Дж/см². Полученная вольт-амперная характеристика (ВАХ) является характерной для диодных структур и приближённо описывается формулой идеального диода. Экспериментально полученное значение напряжения пробоя n-p-перехода V_c = 2 В хорошо согласуется с расчётным значением для GaAs с концентрацией акцепторов p ∼ 10¹⁹ см ⁻³. Обратная плотность тока при этом j_b ∼ 2·10⁴ А/см². Следует учесть, что снятие ВАХ проводилось без пассивации поверхности и нанесения охранных колец. Метод лазерного легирования был применён для создания низкоомных стабильных омических контактов к n-GaAs. В экспериментах использовались различные структуры n-GaAs, на поверхность которых наносился распылением в низкотемпературной плазме слой Gе толщиной 400 Å. Концентрация примеси в распыляемом Ge составляла N_p ∼ 10¹⁹ см ⁻³. Как и в случае создания n-p-переходов, на p-GaAs облучение образцов n-GaAs проводилось с двух сторон. После лазерной обработки на поверхность GaAs, легированную Ge, наносилась плёнка Au толщиной 0,18 мкм с подслоем Ni толщиной 300 Å в виде тестовых квадратов.

Для определения оптимальных режимов лазерной обработки исследовалась зависимость величины поверхностного сопротивления от плотности энергии лазерного излучения при прямом и обратном облучении структуры. Наилучшие контакты получены при плотности энергии 1 Дж/см² (обратное облучение). Для измерения контактного сопротивления на данную структуру наносилась плёнка Au-Ni в виде квадратов. После нанесения плёнки измерялось суммарное сопротивление R_Σ между контактами, и строился график зависимости R_Σ от расстояния L между контактами. Экстраполяция к L = 0 даёт удвоенное сопротивление контакта 2R_X. Для оптимального случая (обратное облучение, 1 Дж/см²) удвоенное сопротивление контакта составило 5 Ом, а так как сторона тестового квадрата равнялась 100 мкм, удельное сопротивление составило величину ρ_k ≃ 0,3 Ом · мм. Удельное поверхностное сопротивление оказалось равным R_k ≃ 6·10⁻⁷ Ом · см². ВАХ, полученные на данной структуре, показали, что полученные контакты линейны до 50 ÷ 100 мА. Кроме того, экспериментально было установлено, что эти контакты термостабильны вплоть до температуры 300 °C.

Следует отметить, что значения сопротивления контакта несколько различаются в различных его точках. Этот разброс, по-видимому, обусловлен неоднородностью лазерного излучения. После лазерного облучения также наблюдается некоторое изменение морфологии поверхности, которое может происходить вследствие испарения мышьяка. Для улучшения морфологии поверхности, вероятно, необходимо на поверхность Gе нанести слой SiO₂. Представленные нами примеры показывают, что метод лазерного легирования может с успехом применяться для создания переходов и омических контактов на GaAs.