способ изготовления кристаллов светоизлучающих диодов
Классы МПК: | H01L33/00 Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, специально предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов |
Автор(ы): | Крутоголов Ю.К., Либо Н.А., Петлицкий В.Н. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт материалов электронной техники |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-10-12 публикация патента:
27.04.1996 |
Использование: в оптоэлектронике и направлено на повышение качества подготовки поверхности под контакт. Сущность изобретения: на р-слой светодиодной структуры наносят защитную маску для формирования окон под омические контакты и формируют контактные окна. В качестве маски используют слой SiO2. Травление в окнах р+-слоя под контакты ведут в концентрированной серной кислоте при 45 - 55oС в течение 2 - 3 мин. Затем создают омические контакты на обеих сторонах структуры и разделяют структуры на кристаллы. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ на основе структуры GaP с верхним p+-слоем, полученным диффузией Zn, включающий нанесение на p+-слой защитной маски для формирования окон под омические контакты, травление поверхности в окнах p+-слоя под контакты, создание омических контактов на обеих сторонах структуры и разделение структуры на кристаллы, отличающийся тем, что в качестве защитной маски используют пленку SiO2, а травление поверхности p+-слоя под контакт ведут в концентрированной серной кислоте при 45 55oС в течение 2 3 мин.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии изготовления кристаллов светоизлучающих диодов на основе структур GаР с верхним р+-слоем, полученным диффузией Zn, и может быть использовано в технологии изготовления светодиодов зеленого цвета свечения. Известна технология изготовления светоизлучающих диодов (СИД) на основе структур GaP с верхним слоем р-типа, включающая нанесение на р-слой защитной маски для формирования окон под омический контакт, создание омических контактов на обеих сторонах структуры и разделение структуры на кристаллы [1]Однако при изготовлении кристаллов светоизлучающих диодов на основе структур GaP с верхним р+-слоем, полученным диффузией Zn, по этой технологии не удалось получить низких (2-2,5 В) значений прямого падения напряжения. Прямое падение напряжения (Vпр.) для СИД зеленого цвета свечения (АЛ-307) должно быть не более 2,8 В, а нижнее значение Vпр.определяется падением напряжения на р-n-переходе и составляет не менее 1,85 В при токе 20 мА. Известна технология изготовления кристаллов светоизлучающих диодов на основе структур GaP с верхним р+-слоем, полученным диффузией Zn [2] включающая нанесение защитной маски Si3N4 на верхний р+-слой, формирование окна под контакт в маске, подтравливание поверхности р+-слоя в окне в травителе состава: HNO3: HCl= 1: 3 при комнатной температуре в течение 3-5 с, нанесение в окно омического контакта Ni-Au, создание омического контакта Au-Ge-Au на нижней стороне структуры, травление меза-структуры и разделение на кристаллы. Кристаллы светоизлучающих диодов имели высокие прямые падения напряжения 2,8 В, а отдельные партии полностью браковались (при Vпр.2,8В). Техническим результатом изобретения является изготовление кристалла светоизлучающего диода на основе структуры СаР с верхним р+-слоем, полученным диффузией Zn, имеющим низкое (2,0-2,5 В) прямое падение напряжения за счет качественной подготовки поверхности р+-слоя под контакт. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что в известном способе изготовления кристалла светоизлучающего диода на основе структуры GaP с верхним р+-слоем, полученным диффузией цинка, включающем нанесение на р+-слой защитной маски для формирования окон под омический контакт, травление в окнах поверхности р+-слоя под контакт, создание омических контактов на обеих сторонах структуры и разделение структуры на кристаллы, в качестве защитной маски используют пленку SiO2, а подготовку поверхности р+-слоя ведут в концентрированной серной кислоте при температуре 45-55оС в течение 2-3 мин. Изготовление кристалла светоизлучающего диода с Vпр=2,0-2,5 В достигается благодаря более качественной подготовке поверхности р+-слоя под контакт. Это возможно благодаря тому, что концентрированная серная кислота при температуре 45-55оС в течение 2-3 мин не растворяют GaP, но способна растворить и убрать с поверхности р+-слоя углеродсодержащие загрязнения, создающие диэлектрическую прослойку, которая препятствует получению омического контакта (табл. 1). В этом случае поверхность хорошо смачивается кислотой, содержание углерода на поверхности уменьшается (табл. 1, пример 3), омический контакт осаждается ровным однородным слоем с высокой адгезией и обеспечивает прямое падение напряжения Vпр=2,0-2,5 В. При подготовке поверхности в окне под контакт Ni-Au в концентрированной серной кислоте при температуре ниже 45оС ухудшается смачиваемость поверхности р+-слоя, контакт осаждается неоднородно, что приводит к высоким Vпр. (более 2,8 В). При температуре Н2SO4 выше 55оС наблюдается подтравливание под маску SiO2 и изменение геометрии контакта, что недопустимо при изготовлении кристалла светоизлучающего диода. При травлении поверхности в Н2SO4 менее 2 мин ухудшается смачиваемость р+-слоя, и контакт осаждается несплошным, что приводит к увеличению Vпр. (более 2,8 В). При травлении более 3 мин наблюдается подтравливание под маску SiO2 и изменение геометрии контакта. В качестве концентрированной серной кислоты используется Н2SO4"ОСЧ" 93-95% и разбавление ее водой менее 93% при травлении поверхности р+-слоя ухудшает смачиваемость, контакт осаждается несплошным, что ведет к возрастанию Vпр. (более 2,8 В). В качестве маски для формирования окна под контакт выбрана маска SiO2, так как фоторезистивные маски (ФП-25, ФП-51, ФП-27 и др.) в Н2SO4концентрированной при температуре 45-55оС сразу же разрушаются, а маска Si3N4 после формирования окна под контакт оставляет загрязнения, не удаляемые подогретой концентрированной Н2SO4, что ухудшает качество омического контакта и соответственно возрастает Vпр. кристалла светоизлучающего диода выше 2,8 В. Примером конкретного осуществления данного способа может служить изготовление кристалла светоизлучающего диода на основе структуры GaP, получаемой газофазной эпитаксией при легировании Те и N c р+-слоем, полученным диффузией цинка в запаянной ампуле. На р+-слой наносили маску SiO2 окислением тетраэтоксисилана толщиной 0,2-0,3 мкм, формировали методом стандартной фотолитографии окна в маске SiO2. Затем в окнах обрабатывали р+-слой концентрированной серной кислотой (95% ОСЧ) при температуре 50оС в течение 2,5 мин, промывали в воде и наносили в окна омический контакт Ni-Au. Контакт Ni наносили химическим способом последовательным осаждением Pd в 0,35% -ном растворе PdCl2 при температуре 70оС в течение 1 мин, затем Ni в стандартном растворе химического никелирования при температуре 80-86оС в течение 3 мин толщиной 0,5-0,6 мкм. Затем наносили золото гальваническим способом в окна фоторезистивной маски толщиной до 2 мкм и вжигали при температуре 48010оС в течение 10 мин. На обратной стороне структуры к n-слою формировали омический контакт Au-Ge-Au стандартным методом. Затем на верхней стороне травили мезаструктуру, разделяли структуру на кристаллы и проводили измерения всех параметров светоизлучающих диодов. Результаты измерений приведены в табл. 2. В результате заявляемым способом было получено прямое падение напряжения на кристаллах СИД зеленого цвета свечения Vпр 2,0-2,5 В. Остальные примеры на граничные пределы технологических режимов заявляемого способа сведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, способ позволяет предотвратить брак по Vпр., т.е. получить значения падения напряжения в пределах 2,0-2,2 В и тем самым повысить выход годных приборов. Причем основная характеристика светоизлучающего диода сила света остается без изменений.
Класс H01L33/00 Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, специально предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов