Обратная конверсия типа проводимости HgCdTe после плазмохимического травления при низких температурах / Горшков Д.В., Варавин В.С., Сидоров Г.Ю., Ремесник В.Г., Сабинина И.В.

Для уменьшения размера пикселя и создания мультиспектрального матричного приёмникаинфракрасного излучения на основе HgCdTe необходимо анизотропное травление с высокимсоотношением глубины к ширине канавки травления. Для этих целей подходит плазмохимическоетравление, но в случае HgCdTe имеется недостаток в виде конверсии материала р-типа на некоторуюглубину в n-тип, и образование приповерхностного тонкого слоя n+-типа. В данной работеисследуется влияние температуры образца при плазмохимическом травлении на процесс обратнойконверсии к исходному p-типу HgCdTe и релаксация параметров образовавшегося n-слоя.Эксперименты проводились на образцах ГЭС КРТ МЛЭ с составом x=0.22, вакансионного pтипа проводимости с концентрацией дырок ≈1016см-3. Плазмохимическое травление проводилось наустановке с генератором индуктивно-связанной плазмы в газовой смеси CH4 и Ar и при отсутствииразности потенциалов между плазменным облаком и образцом (таким образом, отсутствовала ионнаясоставляющая травления). Температура образца изменялась от -150°С до +30°С, при этом скоростьтравления изменялась от 40 до 65 нм/мин, соответственно. Сразу после травления на всех образцахнаблюдается конверсия типа проводимости из p в n. При последующей выдержке образцов прикомнатной температуре происходит релаксация концентрации электронов. В диапазоне температуробразца от -150°С до -65°С происходит обратная конверсия в р-тип проводимости с параметрами,близкими к исходным. При этом время, необходимое для конверсии к исходному p-типу,увеличивается с ростом температуры травления. В диапазоне от -20°С до +30°С обратной конверсиив p-тип не наблюдается.Измеренные магнетополевые зависимости проводимости и коэффициента Холла RH и ихрелаксация от времени выдержки при комнатной температуре хорошо описываются сиспользованием двухслойной модели, содержащей тонкий n-слой на поверхности р-слоя. С помощьюподгонки получены параметры n-слоя в зависимости от времени выдержки при комнатнойтемпературе.Наблюдаемый после травления n-слой вблизи поверхности, наиболее вероятно, обусловленобразованием донорных комплексов и наличием междоузельной ртути (HgI). Донорные комплексыобразуются при захвате HgI некими ловушками. Процесс релаксации концентрации электроновсвязан с распадом комплексов, высвобождением HgI с последующей диффузией к поверхности ивыходом из полупроводника или рекомбинацией с вакансиями ртути. Величина концентрации HgI вобразце, сразу после травления, зависит от соотношения скорости травления и скорости диффузииHgI в объем полупроводника. Предположительно, при низких температурах скорость травлениябольше скорости диффузии и концентрации HgI, образовавшейся в процессе травления,недостаточно, чтобы заметно изменить концентрацию вакансий. С повышением температурыувеличивается коэффициент диффузии HgI [1]. При этом скорость травления растёт медленнее, чемскорость диффузии HgI. И выше температуры -20°С скорость диффузии существенно превосходитскорость травления. Концентрация HgI в образце начинает превосходить концентрацию вакансий, ииз-за рекомбинации HgI с вакансиями, тип проводимости плёнки КРТ становиться электронным засчет фоновых доноров.Впервые показано, что, при указанном в работе режиме плазмохимического травления итемпературах образца ниже -650С, параметры материала КРТ вакансионного р-типа после травленияи выдержки при комнатной температуре в течение нескольких часов возвращаются к исходным.