Способ изготовления полупровод-никовых приборов ha ochobe

Способ изготовления полупровод-никовых приборов ha ochobe

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О и И--С"=А Н и E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик п„723990

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 301078 (21) 2678680/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 1507,81,Бюллетень hK 26

Дата опубликования описания 15.07.81 (51)М. Кл.з

H 01 L 21/324

Государственный номнтет

СССР по делам нзобретеннй н отар ытн и (53) УДК 621. 382 (088. 8) (22) Авторы изобретения

Ю.В.Рудь и P.Â. Масагутова

Ордена Ленина физико-технический институт им. A.Ф. Иоффе (21) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПРИБОРОВ HA ОСНОВЕ ZnGeP

Изобретение относится к технике получения и-р-переходов в кристаллах сложных полупроводниковых соединений и может быть использовано в технологии оптоэлектронных приборов.

Как известно и-р-йереход является основой большинства полупроводниковых приборов и только после его создания новый полупроводниковый материал, обладающий ценными для применения свойствами, может найти широкое использование в народном хозяйстве.

К числу таких материалов относится соединение ZnGeP>, которое обладает уникальными нелинейными свойствами.

Однако до сих пор и-р-переходы на кристалле 2п6еР еще не получены.

Вместе с тем очевидно, что решение указанной проблемы позволит получить полупроводниковые приборы с новыми функциональными воэможностями.

Известен способ управления электрическими свойствами соединения 2пбеР р-типа проводимости, который заключается.в легировании вещества различными химическими элементами, не входящими в его .состав (примесями) f1).

В известном способе примесный элемент вводят в расплав полупроводника и путем кристаллизации по методу

Бриджмена получают легированный монокристалл. Примесные элементы из различных групп Периодической системы позволяет только, регулировать концентрацию свободных дырок в кристаллах

Zn Ge Ро .Так, например, примеси из второй группы (Ga, Zn), приводят к получению кристаллов с концентрацией дырок (1-9) ° 10"6 см при комнатной температуре, примеси первой группы (Au, Сu) не изменяют концентрацию дырок.

Недостатком известного способа управления электрическими свойствами является то, что он не позволяет получить n-p-переход.

Известен также способ управления электрическими свойствами кристаллов

ZnGeРо р-типа проводимости с помощью их облучения высокоэнергетическими электронами (21.

В этом способе монокристаллический образец ZnGeP< р-типа толщиной й1 мм облучают с двух сторон электронами с энергией 2 МэВ на ускорителе

Ван де Граафа п и 20ОС и плотности тока 1 мкА/cM

Известный способ позволяет компенсировать проводимость исходных образцов ZnGeР п-типа провали."алости. Так, 723990

V например, после облучения монокристалла ZnGeP< р-типа проводимости с удельным сопротивлением 2,3 ° 10ьОм смм дозой Ф = 2 10 зл/см получают образец с удельным сопротивлением

2 10"" Ом.см, не изменяя при этом типа проводимости исходного образца.

Недостатком .этого способа является то„ что он не дает возможности создавать и-р-переход на кристаллах ZnGeP р-типа.

Известен способ изготовления полупроводниковых приборов на основе

Zn6eP>, включающий отжиг пластин

2п6еР р-типа проводимости в парах фосфора Г31. 15

Кристалл 2пбеАе р-типа проводимости и навеску металлического мышьяка 0,4-0,5 г помещают в ампулу, которую откачивают и запаивают. Затем ампулу помещают в печь с двумя изотер-20

И ическими участками, один из которых пределяет температуру кристалла, а другой - давление паров мышьяка.

Для осуществления объемной конверсии р-типа проводимости в и-тип процесс д отжига пластин ZnSiAs толщиной 1,01,5 мм проводят в течение 350-400 ч при 850-9000С и давлении паров мышьяка 2,5-4 атм. После завершения отжига проводят закалку и получают однородные кристаллы ZnSiAs и-типа провоЯ димости.

Недостатком известного споооба также является то„ что он не позволяет получить п-р-переход на кристаллах ZnQeP р-типа. 35

Делью изобретения является получение р-п-переходов.

Указанная цель достигается тем, что отжиг проводят при давлении паров фосфора .0,3-0,.6 атм в присутствии 40 порошка 2пбеР, вес которого в 1,5-3 раза больше веса пластины при температуре 870-900оС в течение 5-17 ч, На фиг. 1 изображен график распределения температуры вдоль ампулы с кристаллом ZnGeP р-типа, иа фиг. 2 кривая зависимости концентрации носителей заряда в кристаллах ZnGeP< от давления паров фосфорау иа Фиг. 3 темновая вольт-амперная характерис-,® тика и-р-перехода на основе кристалла

ZnGeР при 300 К.

Настоящий способ заключается в следующем.

Монокристаллическую пластину 1 соединения ZnGeP р-типа проводимосВ ти совместно с порошком 2 ZnGeP< и фосфором 3 помещают в кварцевую ампулу 4. После этого ампулу вакуумируют, эапаивают и помещают в двухзонную печь., распределение температуры в @) которой представлено на фиг.1. Давление паров фосфора в ампуле задают температурой источника Т,„ „ „а температуру отжига задают T„ . Для исключения конденсации. фосфора на поверх- у ность пластины выполняют условие

Ткр >стим ТмсточнчKo

Пример 1. Отжиг проводят при T„> Mp00 C и давлении паров фосфора 0,6 атм в течение 5 ч. Отношение веса порошка 2п6еР к весу

Я монокристаллической пластины составляет 1,5. После проведения отжига по указанному режиму ампулу охлаждают до комнатной температуры. На фиг. 3 дана темновая вольт-.амперная характеристика п-р-переходов на основе кристалла ZnGeР р-типа проводимости, из которой виден эффект выпрямления.

Пример 2. Отжиг проводят при Т„ „„т,„„ 870оС и давлении паров фосфора 0,3 атм в течение 5 ч. Отношение веса порошка ZnGeP к весу. монокристаллической пластины составляет 2,5. После проведения отжига по такому режиму ампулу с пластиной охлаждают до комнатной температуры.

Вольт-амперная характеристика такая же, как и в примере 1.

Пример 3. Отжиг проводят при 880оС и давлении паров фосфора

0,45 атм в течение 17 ч. Отношение веса порошка ZnGeP< к весу монокристаллической пластины составляет 3.

После проведения отжига по приведенному режиму ампулу с образцом охлаждали до комнатной температуры. Эффект выпрямления на этом образце такой же, как и в примере 1.

Таким образом, настоящий способ позволяет создавать и-р-переход в кристалле ZnGeP< р-типа проводимости, тогда как все известные способы управления электрическими свойствами кристалла ZnGeP позволяли только изменять концентрацию свободных дырок или существлять конверсию типа проводимости во всем объеме отжигаемого кристалла. Следует также отметить, что решение проблемы получения и-р»переходов по предлагаемому способу открывает возможность создания нового класса полупроводниковых приборов.

Формула изобретения

Способ из1отовления полупроводниковых приборов на основе ZnGeP<,включающий отжиг пластин ZnGeP р-типа

9. проводимости в парах фосфора, о т л и. ч а ю шийся тем, что, с целью получения и-р-переходов отжиг проводят при давлении паров Фосфора 0,30,6 атм в присутствии порошка ZnGeP вес которого в 1,5-3 раза больше веса пластины при 870-900 С в течение .5-17 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Григорьева В.С. и др. Подвижность и энергетический спектр дырок монокристаллов р-ZnGePy "Физика и

723990

l сн

Редактор О. Кузнецова Техред A. Мигунова

Корректор В..Бутяга

Заказ 5749/38 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 техника полупроводников, 1974, т.8, вып.8, с. 1582;1595.

2. Брудный В.Н. и др. Компенсация проводимости фосфидов (А В"С ) электронным облучением. Письма в журнал

41 42 Юde ЮК ФФУ1 УР

gu8i rrrur лодоВ ртрвр а

p ôëü÷/

4Ь- технической физики. 1978, т. 4, вып. 1, с. 41-46.

3. Авторское свидетельство СССР

9490388, кл. Н 01 L 7/00, 1974 (прототип).