Способ изготовления полупроводниковых @ - @ -структур

Способ изготовления полупроводниковых @ - @ -структур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

II I) 4l4925

ОП АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое or авт. свпд-ва (22) Заявлено 14.12.71 (21) 1724729. 26-25 (51) М. Кл 3

Н 01K 21.г26 с присоединением заявки №

Государствениый комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.82. Бюллетень ¹ 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.82 по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.382.002 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Винецкий

Институт физики AH Украинско" ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

P-n-СТРУКТУР

Изобретение относится к радиационной технологии изготовления полупроводниковыхх структур, содержащих р-п- переходы.

Известны способы изготовления полупроводниковых р-п-структур, позволяющие создавать инверсионный слой на полу проводниковых кристаллах при обработке этих кристаллов каким-либо видом ядерного излучения (радиационное легирование).

Известно также поглощение электронов и гамма-лучей, приводящее к п-р-конверсии германия и кремния. В отношении германия это объясняется тем, что образую циеся при облучении вакансии, подвижные при температуре облучения, образуют с атомами донора электрически неактивные комплексы. При значительном уменьшении концентрации свободных доноров проводимость образца определяется акцепторами, частично компенсировавшими и-проводимость в исходном образце до облучения.

В отношении кремния р-и-проводимость облученных образцов определяется акцепторными уровнями дивакансии. Конверсия возможна и при действии нейтронов или протонов. Доза облучения, при которой происходит и-р-конверсия, зависит от концентрации доноров. При обычной интенсивности гамма-источника СО" — 10 Р/с за время порядка нескольких часов образуется — 10 " дефектов. Для электронов мэвных энерпш эта величина возрастает примерно на трп порядка, прп действии реакторного излучения плн его компонентов—

5 еще больше.

Однако указанные способы не позволяют получать многослойные р-и-структуры, применение которы. . в полупроводниковой электронике все расширяется и для и".Io10 товлеппя которы.; используется сложная планарная технология.

Цель изобретения — получить чередующиеся р- и и-слои с числом c;IocB на 1 см, большим единицы, и упростить технолоl 3 гшо.

Для этого в качестве исходного образца используют полупроводниковый крпста.ал с пространственно-неоднородным, например периодическим, распределением допорных

20 плп акцспторных примесей вдоль некоторой оси и дозу облучения устанавливают такой, чтобы концентрация компенсирующих радиационных дефектов лежала между макспмалLíûм и минима Iürrым значе25 гиями концентрации неоднородно распределенной примеси.

Предлагаемый способ, основанный на радиационном легировании полупроводников, позволяет создавать структуры с числом

30 р-и слоев от одного до сотен плп большс на

Формул а изобретения

45>

Корректор F.. Михеева

Техред А, Камышникова

Редактор M. Кузнецова

Заказ 1180/16 Заказ 208 Тираж 758 Подписное

НПО «1!оиск» Государственного комитета СССР Ito делам изобретений II открыг;;и

113035, Москва, ОК-35, Раупиская паб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2.1 см длины при различных значениях параметров структуры. При этом сохраняются преимущества радиационного легирования: простота выполнения и возможность плавного изменения параметров переходов.

Способ заключается в следующем.

Исходным является образец полупроводника, легированный донорами (либо акцепторами), распределенными неоднородно (например, периодически) вдоль некоторой оси Х образца. Кристалл облучается высокоэнсргстпчсскими квантами (Х, т>-лучи), либо электро1гами высоких энергий; возможно также облучение протонами, нейтронами и другими видами ядерного излучения с энергией, достаточной для образования в образце радиационных дефектов.

Вид и энергию радиации и условия облучения (температуру) выбирают таким образом, чтобы образующиеся в результа.те облучения радиациониые дефекты представляли собой электрически активпыс центры, противоположные по сравнению с легирующей примесью, — доноры в образцах р-типа или акцепторы в и-типе. Доза облучения должна быть такой, чтобы концентрация введенных радиацией доноров в р-(акцепторов в n-) образце оказалась между минимумом и максимумом концентрации легирующей неоднородно распределенной примеси. Температура облучения должна обеспечивать устойчивость и неподви>кность дефектов.

В результате облучения участки исходного кристалла, на которых концентрация легирующей примеси меньше введенной концентрации радиационных дефектов, конвертируют; на остальных участках знак проводимости после облучения остается прежним. Образуется многослойная р-иструктура, параметры которой определя1отся пространственным распределением легирующей примеси в исходном образце, дозой радиации и условиями облучения.

Периодическое распределение легирующей примеси образуется в процессе изготовления многих полупроводников (Ge, Si>

Ga, As и др.) при обычно применяемых промышленных способах изготовления. Период распределения меняется обычно в пределах 10- — 10- см. Он определяется технологическими условиями и может изменяться даже в пределах одного образца.

Существующая технология позволяет изменять величину периода в более широких пределах, чем указанные, à также в определенной степени варьировать пространственное распределение примеси по образцу. г

)

Обы гное различие концентрации tel ttpx101ЦСй ПРИМССИ В ООFIFICT>IX .:>1ЛКСН >1 > Ъ>а и З111пимумл копцептр!Iliill:1 2 -3 рлзл, 1103TH>tó интервал доз, в котором об>разуется р-лсТр> êT> pа, гесьма !IIHpot<. 0.1!1лко;1ля получения резких переходов необходима весьма тонкая дозировка радиации, которая должна создать концентрацию дефектов, незначительно превышающую концентрацию легирующей Itp!t>haec! в области ее;»tпимума или незначительно х сньшую кон;с,>1трацию лсгируюш, 11 примеси H области сс максимума. Полу1лсмое различие в Kollцсптрации доноров и лкцсIITopoB злв>1сит

OT CTE>II !>l l! t З1СI.ИРО В Л Пни П СХО I I I 0 I 0 OОР аЗЦа и может составлять несколько порядков.

Температура оолучснпя мо; ет быть, клк обычно, близкой к комнатной (мст0,: мокнет быть реализован и прп:шзкнх, например азотны>:, температурах). Об>рлзу1оп1иеся дефекты устойчивы и неподвижны,to температур -400 („довольlto t>sicOKIIK;I;isi кремния. Поэтому обрлзуюшисcI гри Oблум«огOC.IOIIIII>II. p-и-CTp1 KT) (>ьl >, ст0111чпвы до темнсрлтур l!c мспсс 400 ((.

Отдельные р-11-слои могут б>ь1т1 выполнены лиоо о Iипаковt:>111, л1100 р11зли Iаю— щимися между собой. В перв1>м случае возникает дополнительная необходих;ость обеспечить равномерное поглощение радиации по объему образца. Для ооразпов толщиной 10 — — 1 см равно tcp>tncTь поглощения обеспечивается при поглощении

7-лучей (например CO"), электронов с энергией ) 1 Мэв. Квазиравномерно поглощаются компоненты реакторного излуче. и ия.

Способ пзготовле.1ия полупроводниковых

t> — -п-cTp>>ктуp, при которО .! ипвсрcèÿ ItpÎиодимости осуществляется облуче11псм криcTF1, 1ë а О. 1п им из видов ядерного изл1"!0FIèÿ, отличающийся тем, что, с целью получения чередующихся р- и >т-слоев с числом слоев на 1 см, большим единицы, и упрощения технологии, в качестве исходного образца используют полупроводниковый кристалл с пространстве>шо-неоднородны:,:, например периодическим, распределением донорных И,1п акцсптор ых 1!p:I>tåcåti вдоль некоторой оси и дозу облучения устанавливают такой, чтобы концентрация компенсирующих радиационных дефектов лежала между максимальным и минимальным зиа>1епиями концентрации неоднородно распредслсш1о "I примеси.