Свойства анодных слоев, сформированных на поверхности InAlAs(001) в таунсендовской газоразрядной плазме / Аксенов М.С., Валишева Н.А., Ковчавцев А.П., Гутаковский А.К.

Пассивация поверхности полупроводников III-V диэлектрическими слоями является одним изосновных процессов при изготовлении различных приборных структур на их основе. InAlAs являетсяперспективным материалом для создания транзисторов с высокой подвижностью электронов имикроволновых фотоприемников. Анодные оксидные слои на InAlAs и high-k диэлектрики,используемые в настоящее время в качестве затворного и пассивирующего диэлектрических слоев,обеспечивают на границе раздела с полупроводником высокую плотность электронных состояний(~1012 эВ-1см-2или более) [1-3].Одним из методов пассивации поверхности, который позволяет значительно уменьшитьвеличину плотности состояний (Dit) на границе раздела анодный оксид (АО)/III-V, по аналогии сграницей раздела SiO2/Si, является модификация анодного слоя галогенами (хлор, фтор).Образование фторсодержащего анодного оксида (ФАО) на поверхности InAs путемэлектролитического окисления [4] или сухого окисления в таунсендовской газоразрядной плазме(ТГП) [5] позволяет резко уменьшить Dit до 5×1010 эВ-1см-2 (77 К) на границе раздела SiO2/InAs.Эффект значительного уменьшения Dit наблюдался также при окислении во фторсодержащей плазмеповерхности GaAs [6].В данной работе проведено исследование процесса окисления поверхности InAlAs(001) новымспособом с использованием таунсендовской газоразрядной плазмы смеси газов O2, CF4, Ar прикомнатной температуре. Описаны конструкция установки и принципиальная схема окисления. Наоснове изучения кривых Пашена и ВАХ разряда определены параметры окисления InAlAs (давлениегазовой смеси и напряжение на разрядном промежутке при различных соотношениях СF4/O2),обеспечивающие латеральную однородность горения и минимальную энергию ионов плазмы.Методом АСМ показано, что окисление при оптимальных режимах не влияет на морфологию ишероховатость поверхности. Изучены кинетические закономерности роста слоев. Методомэллипсометрии показано, что скорость окисления определяется соотношением O2/CF4.Изучение методом РФЭС химического состава слоев, выращенных при различныхсоотношениях O2/CF4, показало, что слои без фтора состоят, в основном, из оксидов элементовполупроводника (In2O3, Al2O3, As2O3). Введение 10% CF4 в состав окислительной среды приводит кобразованию оксифторидов In, Al и As с соотношением O/F>>1. Анализ ВРЭМ-изображений границыраздела АО/InAlAs показал, что граница характеризуется резким переходом аморфныйслой/полупроводник, а также высокой гладкостью (шероховатость не превышает 1-2 монослоя).Формирование анодного слоя во фторсодержащей ТГП приводит к увеличению шероховатостиграницы раздела примерно в два раза. Анализ ВФХ Au/SiO2/InAlAs МДП-структур показал, чтоокисление поверхности InAlAs в ТГП в среде без фтора перед осаждением SiO2 приводит куменьшению Dit вблизи середины запрещенной зоны. Фторсодержащий анодный подслой на границераздела SiO2/InAlAs приводит к закреплению уровня Ферми ниже середины запрещенной зоны.