Исследование процесса реактивного ионно-лучевого распыления арсенида галлия с использованием оптической эмиссионной спектроскопии

Целью данной работы являлось исследование процесса -реактивного ионно лучевого распыления арсенида галлия с использованием оптического эмиссионного анализа плазмы в области мишени для определения оптимальных условий формирования собственных оксидов GaAs. Источником ионов являлся плазмотрон на базе ускорителя с анодным слоем, который генерировал поток ускоренных ионов аргона и кислорода с энергией 400–1200 эВ. Мишень была изготовлена из арсенида галлия, легированного теллуром. При распылении GaAs ионами Ar+ в спектре обнаружены интенсивные линии GaI (2874,2 Å, 2943,6 Å, 4033,0 Å и 4172,1 Å), атомарного аргона ArI, ионов аргона, а также линии FeI.тПоявление линий железа может быть объяснено распылением полюсных наконечников магнитной системы ионного источника. Увеличение ускоряющего напряжения с 1 до 3 кВ приводит к росту интенсивности пиков атомарного галлия GaI (4172,1 Å) в 2,38 раза, линии GaI (4033,0 Å) – в 3,25 раза, линии GaI (2943,6 Å) – в 3,4 раза, линии GaI (2874,2 Å) – в 5 раз. Установлено, что увеличение парциального давления кислорода приводит к резкому уменьшению пиков GaI (4033,0 Å) и GaI (4172,1 Å) из-за химического взаимодействия галлия и кислорода. Распыление в чистом кислороде снижает интенсивность этих пиков в 8 и 5 раз соответственно. Интенсивность пиков атомарного галлия GaI (2874,2 Å) и GaI (2943,6 Å) снизилась в 2 и 1,78 раза соответственно. При наличии положительного потенциала на мишени интенсивность всех линий атомарного галлия монотонно снижается с увеличением потенциала. В эмиссионном спектре были обнаружены линии атомарного кислорода ОI (7774,2 Å) и молекулярных положительных ионов O⁺₂ (6418,7 Å, 6026,4 Å, 5631,9 Å и 5295,7 Å). При наличии положительного потенциала на мишени наблюдалось монотонное снижение интенсивности вышеуказанных линий кислорода. Это свидетельствует об интенсификации процессов химического взаимодействия кислорода с элементами мишени и, соответственно, о снижении свободных активных частиц кислорода.

1. Passlack M., Hong M., Mannaerts J.P. C-V and G-V characterization-of in-situ fabricated Ga[2]O[3]– GaAs interfaces for inversion/accumulation-device and surface passivation applications. Solid-State Electronics. 1996; 39:8:1133-1136.

2. Томина Е.В., Миттова И.Я., Сухочев А.С. Термическое окисление арсенида-галлия с поверхностью, модифицированной оксидами переходных металлов. Физика и химия стекла. 2010;36:2:297-306.

3. Агеев О.А., Солодовник М.С., Смирнов В.А. Исследование режимов локального анодного окисления эпитаксиальных структур арсенида галлия. Известия ЮФУ. Технические науки. 2011;4(117):8-13.

4. Лежава Н.Г., Бибилашвили А.П., Герасимов А.Б. Применение собственного оксида арсенида галлия для создания изоляции активных элементов интегральных схем на GaAs. Письма в ЖТФ. 2005;31:2:63-66.

5. Достанко А.П., Бордусов С.В., Залесский В.Г.; под ред. Достанко А.П. Технологические процессы и системы в микроэлектронике: плазменные, электронные, электронно-ионно-лучевые, ультразвуковые. Минск: Бестпринт; 2009.

6. Достанко А.П., Кундас С.П., Босяков М.Н.; под ред. Достанко А.П. Плазменные процессы в производстве изделий электронной техники. В 3-х т. Т. 1. Минск: ФУАинформ; 2000.

7. Достанко А.П., Русецкий А.М., Ануфриев Л.П., Бордусов С.В., Голосов Д.А., Завадский С.М., Ковальчук Н.С., Коробко А.О., Ланин В.Л., Мадвейко С.И., Телеш Е.В.; под ред. Достанко А.П., Ланина В.Л. Интегрированные технологии микро- и наноструктурированных слоев: монография. Минск: Бестпринт; 2013.