Способ изготовления полупроводниковых диодов с барьером шоттки

Способ изготовления полупроводниковых диодов с барьером шоттки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

306650

Союз Советскиз

Социалистическиз

РЕСПусрии

М ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

Заявлено 15.Х!!.1966 (Л 1118224/26-25)

Приоритет 16.XII.1965 X 77689/65, Япония

МПК Н Oll 7/34

Н Oll 7/36

Комитет по делам изооретеиий и открытий при Совете MNNNcTpOB

СССР

Опубликовано 11 VI.1971. Бюллетень № 19

УДК 621.382,002(088.8) Дата опубликования описания 19ХП.197) Ачторы изобретения

Иностранцы

Морио Иноуэ, Гота Кано, Джиничи Матсуно и Шигетоси (Япония) Иностранная фирма

«Мацушита Электроникс Корпорейшн> (Япония) Такая наги

Заявитель

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЬ1Х

ДИОДОВ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ

Изобретение относится к способам изготовления диодов поверхностно-барьерного типа с использованием выпрямительного эффекта барьера Шоттки, образованного на границе между полупроводником и металлом.

До настоящего времени диоды такого типа изготовлялись путем создания контакта между соответствующими металлами и полупроводниками испарением в вакууме, гальваностегией, химическим осаждением, точечноконтактным методом и т. п. Для изготовления диодов используются такие полупроводниковые материалы, как германий, кремний или арсенид галлия, с которыми приводят в контакт золото путем испарения в вакууме или точечпоконтактным методом, или другие материалы, с которыми контактирует вольфрам при химическом осаждении или точечноконтактном методе соединения.

Материалы, с которыми контактирует вольфрам при химическом осаждении, позволяют образовать стабильный барьер Шоттки при высоких температурах, поскольку эвтектические температуры металла и полупроводников выше, чем у золота. Кроме того, вследствие способности барьера выдерживать обработку при температуре 500 С эти материалы весьма пригодны для изготовления диодов. Далее, поскольку вольфрам имеет меньшую работу выхода, чем золото, барьер в диоде получают более низким, чем с золотом и, соответственно, обеспечивается большая плотность прямого тока. Однако до сих пор было весьма трудно осаждать пленку вольфрама на такие по5 лупроводники как германий и образовывать при этом барьер на границе между этими материалами.

Существуют два способа химического осаждения вольфрама. При одном из них гlлопд10 ные соединения вольфрама разлага мся термическим путем, а при другом восстанавливаются в водороде. Ilp» этом в обоих случая.: используются температуры, превышающие

500 С.

15 В процессе осах дения пленки вольфрама на полупроводниковую подложку, нагретую до температуры выше 500 С, возникает реакция в твердой фазе, при которой образуются вещества постоянного химического состава, на20 пример силициды вольфрама типа КЬ1з. Между этими веществами возникает омичсский контакт, предотвращающий образование барьера, используемого для выпрямительного действия диода. Поэтому во избежание реакции

25 в твердой фазе между полупроводниковой подложкой и вольфрамом в процессе осаждения вольфрама необходимо температуру подложки поддерживать ниже 500 С.

Цель изобретения заключается в получении однородного и устойчивого барьера.

306650

Для этого, согласно предложенному cttocoбу, газовая смесь паров галоидных соединений вольфрама и газообразного водорода предварительно нагревается от 600 до 900 С перед ее нанесением на полупроводниковую подложку, а температура подложки поддерживается н интервале 390 — 500 С.

При этом предварительный нагрев taaottott смеси из паров галоидных соединений вольфрама и водорода, н отличие от прямого дутья на подложку газовой смеси с температурой более низкой, чем температура подложки, не только препятствует понижениlо темп = ратуры поверхности этой подло>к«и, о дыке активирует газовую смесь и, кроме гого, стимулирует ход реакции восстановления водородом %Х +ЗН вЂ” +-%+6НХ, ускоряя процесс очищения образовавшихся галоидных соединений водорода на поверхности полупроводниковой подложки. В результате на полупроводниковой пo;I;to)t «o Itoiti(I obiTb осаж Ittttt высококачественная вольфрамовая пленка при температуре меньше 500 С.

Г1утем выбора формы нагревателя, используемого для нагрева газовой смеси, мох«но обеспечить равномерное обдувание газовой смесью поверхности полупроводниковой подложки. Таким образом, вольфрамовая пленка, осажденная на эту подложку, становится однородной по толщине. Кроме того, толщина пленки не ограничинается вследствие термического разложения, как это обычно имеет место при использовании шестифтористого вольфрама. Можно легко образовать пленки вольфрама толщиной боле 1 лк.

В соответствии с предложенным способом, на подложку может быть осаждена пленка вольфрама, однородная по толщине, с металлическим блеском, не содержащая неразложившихся галоидных соединений вольфрама.

Кроме того, поскольку температура полупроводниковой подложки остается ниже 500 С, химически устойчивые промежуточные вещества на границе между этой подложкой и пленкой вольфрама не образуются, и на границе формируется барьер Шоттки, обладающий хорошим выпрямительным действием.

На фиг. 1 показана установка для осу.цествления способа; на фиг. 2 — диод с барьером

Шоттки.

На сформированной пластинке из кристаллического кремния и-типа толщиной 0,2 я,я с удельным сопротивлением 0,001 ол сл путем термического разложения силана SiH< был наращен эпитаксиальный слой кремния и-типа толщиной 4 лк с удельным сопротивлением

3 ом см. Пластинку с наращенным слоем помещают на нагревательную подставку 1, разогревают и выдерживают при температуре от 390 до 500 С, создаваемой с помощью высокочастотного нагревателя 2. В то же время гексахлорид вольфрама %С16 помещают на держателе 8, нагревают до 100 С с помощью подогревного сопротивления 4 и в нерхпю о часть цилиндрического реактора 5 вводят га5

15 го

65 зообразный водород со скоростью 2 л мин. В результате получают газовую смесь паров гексахлорида вольфрама и водорода.

Газовая смесь проходит через угольный нагреватель 6 в форме сетки, нагретый до темпсратуры 600 — 850 С при помощи высокочастотного нагревателя, затем достигает по11проводпиконой подложки 7, ocaæäàåòñÿ на

tIåé, в результате чего на этой подложке образуется пленка вольфрама.

В том случае когда расстояние между «ре..»ниеной подложкой 7 и нагревателем 6 равняется 1 ся, оптимальная температура кремниевой подложки составляет от 420 до 480=C, а оптимальная температура нагревателя 6—

700 С.

Зятем пленку вольфрама на кремниевой подложке покрывают слоем меди для образования выводного электрода, после чего область, лежащу.ю вне требуемого перехода, очищают методом резистинного травления.

Помимо этого, на обратнучо сторону креi»ttteной подложки наносят золото с содержанием

1 % сурьмы при 400"С с целью образования омического электрода к переходу. Г1ериферийные участки вольфрамовой пленки удаляют для уменьшения тока утечки, проходящего по каналу, образованному в направлении поверхности кремниевой подложки.

При этом получают готовый диод (см. фиг. 2), состоящий из кремниевой подложки 7, эпитаксиального слоя 8, вольфрамовой пленки 9, медного электрода 10 и омического электрода 11. Обратное допустимое напряжение этого диода 20 — 50 в, плотность обратного тока насыщения 5 10 — а/слР, высота барьера

Шоттки 0,65 эв.

Высококачественные диоды могут быть получены также при использовании в качестве подложки кристалла арсенида галлия. При осаждении пленки вольфрама температура полупроводниковой подложки поддерживается н пределах 390 — 500 С. В этом случае высота барьера Шоттки составляет 0,4 эв для герма1.ия и 0,7 эв для арсенида галлия.

Эти значения почти равны значениям, полученным при термическом разложении гексафтористого вольфрама. При изготовлении диодов предложенным способом, пленка вольфрама может быть нанесена на кремний, выращенный на таких изоляционных материалах, как сапфир, кварц, керамика или стекло, нследствие чего на их границе образуется барьер Шоттки. Таким способом можно изготовлять пленочные диоды.

При изготовлении диодов предложенным способом барьер Шоттки образуется на границе между полупроводниковой подложкой и осажденной на ней пленкой вольфрама. Этим способом можно изготовлять диоды " барьером Шоттки н промышленном масштабе. Полученные диоды можно использовать в качестве диодов СВЧ, варакторов или мощных диодов. Их барьеры используют не только н

«а гестне эмиттеров или коллекторов транзи306650

Пред;,:ет изобретения

<Ри l

Составитель М. Лепешкина

Редактор Т. 3. Орловская Текред А. A. Камышникова Корректор А. П. Васильега

Заказ 1968, 16 Изд. ¹ 849 Тираж 473 Подписное

Ц1-(ИИГ!И Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова. Р сторов с металлической базой или в ка-;естве вентиля в,биполярных 1полевых) транзисторах, но также в фотодиодах или обнаружителях излучений.

Способ изготовления полупроводникоьых диодов с барьером Шоттки осаждением металлической пленки вольфрама на полупроводнпковую подложку путем восстановления галопдиых соедш1ений вольфрама в водороде, отлинтощиися тем, что, с целью получеш1я однородного и устойчивого барьера, газовую

5 смесь паров галоидных соединений вольфрама и газообразного водорода предваригельно нагревают от 600 до 900 С перед нанесением ее на полупроводниковую подложку, температуру которой поддерживают в интервале 390—

1о 500 С.