Способ обработки поверхностно-барьерных структур на основе соединений @ @

Способ обработки поверхностно-барьерных структур на основе соединений @ @

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ дв Вх, включающий йанесе ние на поверхность структуры :металлического покрытия и последующую обработку, стимулируюсцую геттерирование границей раздела металл-проводник рекомбинационных центров из обвема структуры, о т лич .ающийсГя тем, что, с целью увеличения времени жизни неосновных носителей тока при одновременном сохранении исходной концентрации и профиля распределения легирующей примеси, геттерирование стимулируют облучением стт ктуры у -квантами Со дозой 3.10 3-1С(К/кг или электронами с энергией 1-4 Мэв дозой 5-10% интенсивностях , не вызывгиощих нагрева структуры, при исходной концентра- 1 ции легирующих примесей 10

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ 21378

3(59 Н 01 L 21/263

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AB TOPCMOMY CBMEETEllbCTBV 9

РО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ Н306РЕТЕННА И OTHPbrrHA.(21) 2959868/18-25 . (22) 17 ° 07.80 (46) 30.05.83..Бюл. Р 20 (72) О.Ю.Борковская, Н.Л.Дмитрук, Р.В.Конакова, В.Г.Литовченко и .Шаховцов (7Ц Институт физики АН Украинской ССР и Институт полупроводников

AH Украинской ССР (53) 621 .382.002 (088.8) ) (56) 1. Патент Франции 9 2191272, кл. Н 01 В 7/00, опублик. 1974.

2. Патент США В 2827436, кл. 252-62, 3, опублик. 1958 (про" тотип). (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕ НЬЩ СТРУКТУР HA ОСНОВЕ

СОЕДИНЕНИИ А®, В Ц включающий йанесение на поверхность структуры .металлического покрытия и последующую обработку, стимулирующую геттерирование границей раздела металл-проводник рекомбинационных центров из объема структуры, о т— л и ч .а ю шийся тем, что, с целью увеличения времени жизни неосновных носителей тока при одновременном сохранении исходной концентрации и профиля распределения легирукщей примеси, геттерирование стимулируют облучением стр ктуры у квантами Со о дозой 3 104 3.104К/кг или электронами с энергией 1-4 Иэв дозой 5 .10"Ъ 5 10Чж 2при интенg2 сивностях, не вызывающих нагрева а структуры, при исходной концентра,ции легирующих примесей 10 -5 101 см

921378

Изобретение относится к области полупроводникового приборостроения и может быть использовано для увеличения времени жизни неосновных носителей тока,в-поверхностно-барьерных структурах, а также может быть 5 применено к готовыч дгриборам на их основе для улучшения их электрических характеристик,определяеьых временем жизни неосновных носителей тока.

Известен способ геттерирования г0 рекомбинационных центров посредством термообработки готовых приборов, содержащих p --,п-переходы, после введения в неактивную область при- . бора центров, создающих механичес. кие напряжения, для вытягивания прнмесных атомов, являющихся центрами рекомбинаций, из рабочей области прибора. Таким источником механических напряжений может служить примесь в концентрации, достигающей предела растворимости f 1

Недостатком данного способа является наличие высокотемпературной обработки, которая сказывается на положении границы эпнтаксиальный слой - подложка.

Известен способ обработки поверх ностно-барьерных структур на основе соединений А -" B включающий нанесение на поверхность структуры метал- З0 лического покрытия и последующую обработку, стимулирующую геттерирование границей раздела металл-полу-. проводник рекомбинационных центров иэ объема структуры f2 3. 35

В данном способе для увеличения времени жизни неосновных носителей тока в Si предлагают прогревать

Si c нанесеннял слоем Ni .при температуре выше 750 С (при 780 С40 более 3 ч, а при 1100 С 1 мин.). ,В GaAs для..удаления из объема полупроводника меди, являющейся эффективным .центром рекомбинации, предлагают использовать 08, при темпеРа- 45 туре выше 600 С,причем Ga является примерно в 20 раз более эффективным геттером, чем KCN. . Данный способ содержит в качестве необходимого момента высокотемnepатypныe прогревы структуры, которые в ряде случаев оказываются неприемлемыми. Вследствие достаточно высокой температуры обработки может существенно изменяться положение металлургической границы эпитаксиальный слой - подложка (размытые границы п-п>- структуры, изменение профиля распределения примеси и т.д. ), что приводит к большому разбросу генерационно-рекомбйнационных 60 параметров материала (времени жизни и длины диффузии носителей тока, а также их профилей ). Поэтому такой способ не годится для эпнтаксиальных структур, предназначенных для изготовления, таких приборов, как. лавинный фотодиод, диод Ганна и др. и тем более не может быть применен к готовым приборам, поскольку. высокотемпературный прогрев приводит к деградации их параметров. Кроме того, вцсокотемпературный прогрев таких легко разлагающихся соединений как GaAs И GaP, может приводить к нарушению стехиометрии и .к образованию термодефектов, которые могут сами служить, центрами рекомбинации.

Поэтому он требует защиты поверхности материала соответствующим покрытием (например, окисью алюминия, нитридом кремния и др.f, либо прогрев должен осуществляться в газе, насыщенном парами расплавленного полупро» водника, т.е. требуется усложнение условий для осуществления этого способа для соединений типа A В"-.

Целью изобретения является увеличение времени жизни неосновных носителей тока при одновременном сохранении исходной концентрации и профиля распределения легирующей примеси.

Указанная цель достигается тем, что в способе обработки поверхностно-барьерных структур на основе соединений А -", В"- включающем нанесение на поверхность структуры металлического покрытия и последующую обработку, стимулирующую геттерирование границей раздела металл-полу- проводник, рекомбинационных центров йз объема структуры, геттерирование стимулируют облучением структуры ф-квантами Со +o дозой 3 ° 10 - 3 10 К/кг или электронами с энергией 1-4 ИЭВ, дозой 5 ° 10 5*10"3см при,интенсизностях, не вызывающих. нагрева струйтуры при исходной .концентрации примеси 10 "4 - 5 . 1 0о см.Э.

Улучшение рекомбинационных параметров эпитаксиального слон происходит вследствие радиационно-стимулированного геттерирования глубоких рекомбинационных центров (определяющих.время жизни неосновных носителей тока )дефектами эпитаксиальной структуры, соаредоточенныки у границы раздела эпитаксиальный слой - металлиэирования: поверхность и выступающими в роли активных стоков и центров аннигиляции объемных дефектов. (Дефекты границы раздела эпитаксиальный слой - подложка также могут выступать в качестве центров геттерирования. Нх роль более существенна в случае. тонких эпитаксиальных слоев ji Центрами аннигкляции могут быть либо дислокации, либо атомы барьерного металла, либо специальНо вводимые дефекты. Их концентрации, зависящие от технологических условий металлизации, определяет эффектив921378 ность геттерирования. Как показали исследования, зависимость времени жизни неосновных носителей тока вблизи.металлизированной поверхности эпитаксиального слоя на.глубине от 0,.1 до нескольких мкм)) от дозы .облучения имеет вид кривой с макси-. мумом (фиг. 1), т,е. s,óêàýàííîì выае интервале доз преобладает процесс геттерирования рекомбинационных центров иэ объема, а при дозах больше, 10 K/êã ф - облучения и 10 ca<- электронного облучейия, - процесс создания новых центров рекомбинации,в объеме полупроводника. Следует отметить, что в объеме полупроводника или приборах с р --Й-переходом, не имеющих достаточной концентрации центров геттерирования, при указан=, 5 алых дозах облучения преобладает эффек введения радиацйонншв.,дефектов. Поэтому облучение .-квантами, быстрыми электронами и др. обычно используется для уменьшения времени иизни неосновных носителей тока.

- Пример: Параметры эпитаксиальной структуры п-п+-ОаАв до и после облучения.

1 д

4 о

I а

l I в I

Ц I

О I о

«II I

N о

Ц

В

2 Ф

««! Р 1

4 4

Х Х с

Ф4 И

«Ч «Ч ! о о м .го о

LA

ill «"Ъ с с

Н О!

CO

Ж с

«Ч

&ъ

1 Х 1

I Ф 1 ! о!

О1 «!Ъ

I о о н н

I I

М I 1

Х1 а.!

Ф! (i 1

g I 1

О 1 — 1 о

1 ««! 1

Ф I 1

1

I

I

N 1О с с н г н4 «А с с

\О Ф

« 1 1

О I

1 I

1«! ««! г

Ю Ю н! н

In «« 1 г г о о

«! %1 а3 1

Х I

I ч3

СЧ CO с с

«О

00 «0 с с

Ch «!О

1 I

1 I

1 Х 1

I Ф ! о!

I 1 с

I о г1 о ! г

Ю !

D

Ч"

1 о о н

«Ч с! Ф1

Ul с

«!) Ф I 1

K 1 1

Ц I I

О lw 1

О I 1

I 3 о! о!

W 1 1

I !

I

I

f

1

I

I

1

1, A

C) н

1

1

I а

«б -!

И

1 I ч3 1

Х 1 !

«А с

«»

CO с

«Ч

РЪ!

° I

I Ж . I

1 Н !

Х I

pt х о

I И 1

1 I! 4

I . 1

1 1

1 I

1 Т

1 a I ! М1Ь!

I Х 1

1 Ж 1 I,. 921378

4

Х Х g

М И !. ««! о о о

CO « «Ч а о «ч с с с

«Ч Н« СЧ

61 Г-! 1 о о о о

%1 . %1 !1 Н

1

I

1

l

I

I

1

I

I

1

1

«Ч I и 4 1

r I о н 1

1

i-I l

I вЭ !

I

1

1

«! О! О 1 о о о н!

Ю «с 1

«п «О I с с с

«ч н1 !3 1!

I!!

««! ««! «О г о о о

%-1 Н! Н

1О «Ч с с с

СЧ СЧ «Ч

921378

35 и 40

Составитель Т.Взнуздаева:

Редактор О.Филиппова . Техред В.Далекорей Корректор О,Билак

Заказ 6461/2 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В таблице приведены результаты измерения времени жизни (ip) неос:новных носителей тока, а также кон- центрации свободных носителей тока, равной концентрации ионизированной примеси (Nd-Na) в поверхностнобарьерных структурах на основе эпитаксиального GaAs п-п+-типа, на которые наносился контактный металл, образующий барьер на границе с полупроводником (диод шоттки ), до и после облучения электронами с энергией 1-4 МэВ или у-. квантами Со . бо Nd-И8, определялось из высокочастотной вольт-фарадной характеристики изготовленного таким образом поверхйостно-барьерного диода, вычислялось по формуле Тp= Lp /3 при ф = 5.см2/с, а длина диффузии неосновных носителей тока (L,<)определялась по величине отсечки на оси,абсцисс фототока короткого замыкания диода от его обратной.ем кости. Как видно из таблицы, выбором соответствующей дозы облучения -квантами или быстрыми элект.ронами можно получить увеличение

Vp на порядок величины в слое толщиной в несколько, микрометров над поверхностью, покрытой металлом (тот слой является активной областью приборов поверхностно-барьерного типа .

Из чертежа видно,что при дозах уоблучения меньше 3 10 K/êã эффект увеличения аР, пренебрежимо мал, а при дозах больше 3 10 K/êã Р уже уменьшается по сравнению с исходной величиной, т;е. преобладающим становится процесс создания новых рекомбинационных центров. Аналогичны пре-. дельные дозы облучения быстрьФи элен тронами: 5 ° 10""и . 5 -10%м . Из табл цы видно также, что при геттериро- вании, стимулируемом облучением, концентрация ионизированных примесей Nd.-Na изменяется не более, чем на 10-20%, в то время как прогревы,. ,требуемые для геттерирования реком бинационно-активных примесей из объема полупроводника, приводят к изменению Nd-Na на порядок величины или даже на несколько порядков, одновременно изменяется профиль распределения легирующей примеси, сдвигается граница пленка-подложка и т.д. Кроме того, отжиги приводят к возникновению большой концентрации дефектов донорного и, акцепторного типа, которые, являясь центрами рассеяния, не существенно влияют на концентрацию свободных носителей тока Nd-Na, но приводят к уменьшению их подвижности и сами могут служить центрами рекомбинации. Установлено, что если облучению подвергаются готовые диоды поверхностнобарьерного тина на основе соединений Aé В"-, облучение указанными дозами приводит к небольшому увеличению напряжения лавинного пробоя, в то же время обратный ток диода уменьшается. Последнее является следствием того же процесса радиационностимулированного геттерирования генерационно-рекомбинационных центров в эпитаксиальном слое.

Использование предлагаемого способа увеличения времени жизни íåîñновных носителей тока в поверхност30 но-барьерных структурах на основе соединений A- . В обеспечивает по сравнению с известными способами, включающими термообработки (отжиги, воэможность увеличения времени жизни неосновных носителей тока в эпитаксиальном слое П-типа без существенного изменения в нем концентрации свободных носителей тока и ее толщинного распределения, возможность применения к легкораэлагающимися соединениям типа A В, возможность. применения к готовым приборам типа поверхностно-барьерных диодов и др. для улучшения их электрических ха- рактеристик, определяемых временем жизни неосновных носителей тока.