Способ получения полупроводниковых приборов на основе соединений типа а в

Способ получения полупроводниковых приборов на основе соединений типа а в

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1111599659

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических впту

Республик, ФИД Siiiiii И., (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 21.09.76 (21) 2404709/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) П р и ор итетв (51) М.Кл.- Н 01 L 21/18

Государственный комитет (53) УДК 621.382 (088.8) ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень ¹ 28 (45) Дата опубликования описания 03.08.79 (72) Авторы изобретения Б. С. Лисенкер, H. Е. Марончук и Ю. E. Марончук (71) Заявители Институт физики полупроводников Сибирского отделения

AH СССР и Новосибирский государственный университет (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕН ИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПРИБОРОВ HA GCHOBE СОЕДИНЕНИИ ТИПА А"1 — Bv

Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к способам защиты полупроводниковых приборов с

p- -n-переходами и может быть использовано,в электронной технике при изготовлении высоковольтных приборов с планарными р — n-переходами: диодов, транзисторов, тирпсторов и др. приборов, получаемых на основе полупроводниковых соединений типа

А " — В11.

Известен метод защиты высоковольтных полуправодникавых приборов на планарных р — n-переходах, основанный на создании «охранных» колец, препятствующих у1ечке заряда по поверхности (1).

Наиболее близким к изобретению является способ получения .полупроводниковых приборов на основе соединений типа

Агн — В1, включающий создание планарных р — и-переходов путем диффузии и их защиту j2).

Указанные способы защиты обладают рядом недостатков: «охранное» кольцо занимает значительную, площадь на кристалле, чем снижает эффективность использования материала и усложняет топографию прибора; на «охранное» кольцо необходимо подавать напряжение, что касается диэлектрических покрытий, то в случае кремния, слой SiO; обеспечивает высокое качество защиты, но для других полупроводниковых материалов, нанример соединений

Агп — В, получение высококачественной границы раздела диэлектрик — полулроводник представляет большие трудности.

В связи с этим известные методы не обеспечивают достаточную стабильность характеристик приборов, изготовляемых из полупроводниковых соединений; при малых линейных размерах планарных р — и-переходов наблюдается значительное понижение пробивного напряжения приборов, вызванное увеличением угла выхода р — и на поверхность.

В связи с этим известные методы не позволяют достигать высокой плотности планарных р — n-переходов при сохранении высокого прооивного напряже11пя.

Бель изобретения — улучшение пара20 метров приборов и упрощение их топографии.

Это достигается тем, что вначале наращпвают HpllpBpblBíûé ряд твердых растворов с шириной запрещенной зоны, возрас25 тающей к поверхности с градиентом

10 — 104 В/сл1, а затем создают р — и-переход, на глубине, превышающей толщину слоя твердого раствора.

Встроенные электрические поля препятствуют движению неосновных носителей

599659

55 заряда к поверхности полупроводника zan в р- и п-частях перехода и локализуют их н областях р — n-перехода, располо?кенньгх

le глубине полупроводника Этим практически исключается пове1дхностный TQK утечки, повышается пробивное напряженивр — n-перехода.

Встроенные электри веские поля изолируют внутренний р — n-переход и повышают стабильность его характеристик при изменении внешних условий.

B отличие от известных способов защиты здесь не требуется создание дополнительных «охранных» металлизированных колец, чем упрощается топография прибоlip oB. При изготовлени полупрсеоднпковых прпооров с малыми размерами планарных р — n-переходов (менее 5 — I,,яклг) их. элекг;рофизические характеристики „лучцгаются, если с начала на поверхности полупровод-ника формируют непрерывный ряд, твер,-дых растворов с шириной запрещенной зо.?ны, возрастаюшей к .поверхности C гради<ентом 10 - — 10 Bi ciII, а затем образуют пла: нарный р — и-и реход, например, путем ,диффузии примеси в структуру.

В этом случае существенно. уменьшает ся кривизна р — n-перехода и уменьшается угол выхода р — n-перехода на поверхность.

В связи с этим возрастает пробивное .нап1)яжение.

Уменьшение кривизны р — п-перехода и угла выхода его На паверхность Bblç âàíî осооснностями диффузии примеси в такой структуре. 1хоэффициент диффузии примеси резко, возрастает с х1величеннем ширины запрещенной зоны в полупроводниковом твердом растворе. Встроенное электрическое поле, направленное к поверхности, также уменьшает диффузию примеси в полупроводниковую структуру. В связи с этим возникает значительная тангенциальная составляющая диффузии, направленная по поверхности, а это приводит к уMelII llleHIIIo кривизны и угла выхода р — n-перехода на поверхность.

На подложке GaAs методом жидкостной эпитаксии из ограниченного двумя подложками ооьема раствора — расплава

Al — Ga — As выращи вают эпитаксиальный слой твердого раствора Al,,Gal Às. При зазоре мс?кду подложками — 1 1ья градиент изменения ширины запрещенной зоны составляет 10 В)сл. Далее наращи ваюг эпитаисиальный слой и-типа GaAs, толгци;ной 0,4 — 0,5 ял. Подложку GaAs раст воряют в Ga прп 900 С. Эпнтаксиальный слой

5 .10 15

:20

25 за

35 и — Ga As с слоем твердого р аст|вор а и — А!,Gal As, состав которого резко изменяется, вблизи поверхности структуры, используют для изготовления,планарного р — n-перехода. Диффузию примеси цинка осуществляют с использованием маски на основе слоя 51зХ4. Через тонкий слой

SiO (толщина слоя SiO-, — 1000 А, толщина маски SiqNÄ вЂ” 2000 А.

На чертеже приведена схема получаемого планарного р — n-,ïåðåõîäà.

Схема содержит 1 — n — GaAs; 2 — твердый раствор А1 — Ga; Аз с х, возрастаюшим к поверхности от 0 до 0,35, омические контакты 3 к р- и и-областям р — п-перехода, р-область 4.

Здесь E„ Fp, Е1 — соответственно энергии дна зоны проводимости, уровня Ферми и потолка валентной зоны.

Встроенное электрическое поле, образованное за счет изменения ширины запрещенной зоны .в слое твердого раствора

Al,.GIal,As с х, возрастающим к поверхности, уводит вглубь полупроводника неосновные носители как в р- так и в п-области р — n-перехода. А это приводит к уменьшению таков утечки по паверхности и к увеличению обратного пробивного напря?кения.

Полученные р — и-структуры обладают пробивным напряжением выше 400 В и малым током утечки. Электрические характеристики перехода не изменяются со временем и практически не зависят от ьнешних условий: соста ва газовой среды, влажности.

Формула изобретения

Способ получения полупроводниковых приборов на основе соединений типа

Лн — Вх, включающий создание планарных р — n-,ïåðåõîäîâ путем диффузии и их защиту, отлич а ющийс я тем, что, с целью улучшения параметров приборов и упрощения их топографии, вначале наращивают непрерывный ряд твердых растворов с шириной запрещенной зоны, возрастающей к поверхности с градиентом

10 104 В/см, а затем создают р — n-переход на глубине, превышающей толщину слоя твердого раствора.

Источники информации, принятыс во внимание п ри экспертизе:

1. Патент США ¹ 38604б0, кл. 148 — 176, Н 01 1, 7!44, опублик. 1975.

2. С. М. Зи Физика полупроводниковых приборов, «Энергия», М., 1973, с. 444 — 448.

599659

Е«

Ел

Еи

Ес

ЕЕ

Составитель Н. Хлебников

Корректор С. файн

Техред Н. Строганова

Редактор Т. Колодцева

За к аз 672/908 Изд. J4 441 Тираж 922 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»