способ изготовления планарных p+- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости
Классы МПК: | H01L21/265 с внедрением ионов |
Автор(ы): | Астахов В.П., Данилов Ю.А., Давыдов В.Н., Лесников В.П., Дудкин В.Ф., Сидорова Г.Ю., Таубкин И.И., Трохин А.С. |
Патентообладатель(и): | Государственное предприятие Научно-производственное объединение "Орион" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-09-17 публикация патента:
27.09.1995 |
Использование: в способах, предназначенных для изготовления диодов, транзисторов, в том числе фотодиодов и фототранзисторов, а также приборов на кристаллах арсенида индия. Сущность изобретения: способ изготовления планарных p+- n -переходов на кристаллах inAs n-типа проводимости основан на методе ионной имплантации с последующим отжигом. В качестве исходных кристаллов используют эпитаксиальные пленки или пластины, вырезанные из стекла и шлифованные без применения алмазных порошков, имплантацию осуществляют ионами бериллия с энергией 30 100 кэВ и дозой 1013-3
1014см-2, а после отжига при 550 600°С проводят защиту поверхности формированием пленки анодного окисла в электролите на основе винной кислоты, этиленгликоля и фтористого аммония в гальваностатическом режиме при плотности тока 0,5-1 мA
см-2 с последующим нанесением пассивирующей диэлектрической пленки. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045019/183.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045019/183.gif)
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАНАРНЫХ p-n-ПЕРЕХОДОВ НА КРИСТАЛЛАХ Inas n-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ методом ионной имплантации с последующим отжигом, отличающийся тем, что в качестве исходных кристаллов используют либо эпитаксиальные пленки, либо пластины, вырезанные из слитка и шлифованные без применения алмазных порошков, имплантацию осуществляют ионами беррилия с энергией 30 100 кэВ и дозой 1![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045019/183.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045019/183.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045019/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении диодов, транзисторов, в том числе фотодиодов и фототранзисторов, а также более сложных приборов на кристаллах InAs, обладающих высоким значением пробивного напряжения (Uпр.), дифференциального сопротивления (Rд) и квантовой эффективности (![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045024/951.gif)
Недостатком способа является невозможность изготовления планарных p+-n-переходов из-за отсутствия маскирующих пленок при диффузии кадмия, низкие пробивные напряжения из-за большого положительного встроенного поверхностного заряда, формирующего на поверхности n-области n+-слой с концентрацией больше 1017 см-3, низкая стабильность вольтамперных характеристик (низкая стабильность дифференциального сопротивления Rд) из-за отсутствия защитного стабилизирующего поверхность покрытия и низкий выход годных, обусловленный невозможностью стабильного получения слоев p+-типа с требуемой концентрацией и толщиной. За прототип принят способ [2] заключающийся в имплантации ионов Сd+ в пластины InAs, обработанные традиционно шлифовкой с применением алмазных порошков с последующими химико-механической и затем химико-динамической полировками, и постимплантационного отжига при температуре 600-700оС без защиты поверхности в месте выхода p+-n-перехода диэлектрическими пленками. Этот способ позволяет изготовить планарные p+-n-переходы, однако их электрические и фотоэлектрические параметры, такие как пробивное напряжение, дифференциальное сопротивление и квантовая эффективность, оказываются низким настолько, что применение таких p+-n-переходов в большинстве практически важных случаев не имеет смысла. Это обусловлено высокой степенью дефектности металлургической границы p+-n-перехода, произведенной таким "тяжелым" ионом, как Сd+. Дефектность столь высока, что последующий отжиг не дает возможности восстановить ее хоть в малой мере, близкой к тому уровню, который соответственно диффузионным p+-n-переходам или случаю имплантации "легких" ионов, таких как Ве+ и Мg+, с последующим отжигом. Предлагаемое изобретение направлено на получение планарных p+-n-переходов на InAs с высоким и пробивным напряжением, дифференциальным сопротивлением и квантовой эффективностью, а также стабильностью дифференциального сопротивления. При осуществлении изобретения получаются слои p+-типа с требуемой концентрацией и толщиной и высокой степенью структурного совершенства в области металлургической границы p+-перехода, а поверхность защищается и стабилизируется так, что положительный заряд на границе раздел InAs-диэлектрик не превосходит 6.1011 см-2. Способ изготовления планарных p+-n-переходов на InAs включает формирование локальных легированных областей ионной имплантацией и отжигом и отличается тем, что в качестве исходных кристаллов используют либо эпитаксиальные пленки, либо пластины, вырезанные из слитка n-типа проводимости и шлифованные без применения алмазных порошков, формирование легированных областей осуществляют имплантацией ионов бериллия с энергией 30-100 кэВ и дозой 1013-1014 см-2 и последующим отжигом при температуре 550-600оС, после чего осуществляют защиту поверхности анодным окислением в электролите на основе винной кислоты, этиленгликоля и фтористого аммония в гальваностатическом режиме при плотности тока 0,5-1 мА.см-2 с последующим нанесением пассивирующей диэлектрической пленки. Изобретение основывается на следующих экспериментальных результатах. 1. Имплантация ионов Ве+ со средними (30-100 кэВ) энергиями и дозами (1013-13.1014 см-2) позволяет при низких температурах отжига (550-600оС) достичь столь высокого уровня отжига радиационных дефектов, что обеспечивается качество металлургической границы p+-n-перехода, не уступающее диффузионным p+-n-переходам. При этом гарантируется фактически 100%-ный выход годных и воспроизводимость параметров (RдUпр.
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045024/951.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045048/8773.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045024/951.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045024/951.gif)
П р и м е р. Были изготовлены p+-n-переходы в виде 64-элементных линеек с размерами элементов 150х150 мкм2 в соответствии с предлагаемым решением с пассивирующей пленкой Si3N4 и металлизацией из Cr+Au. Изготовлены также p+-n-переходы со следующими отступлениями от условий, указанных в формуле: либо исходными кристаллами были пластины, вырезанные из слитка и обработанные с применением алмазных порошков, либо плотность тока при анодировании превышала 1 мА.см-2, либо на поверхность не наносилась пассивирующая пленка. Были также изготовлены p+-n-переходы по способу-прототипу: имплантация ионов Сd+ и отжиг при температуре 650оС без поверхностных защитных пленок; исходными были эпитаксиальные структуры n+-n-типа. На всех p+-n-переходах при 77 К измерялись величины Rд, Uпр,
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045024/951.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045107/2045107t.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045107/2045107-2t.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045107/2045107-3t.gif)
![способ изготовления планарных p<sup>+</sup>- n -переходов на кристаллах inas n-типа проводимости, патент № 2045107](/images/patents/427/2045004/916.gif)
Класс H01L21/265 с внедрением ионов