Способ изготовления высокочастотного прибора на эффекте ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока

 

Использование: в электронной технике, в технологии производства полупроводниковых приборов, для производства высокоэффективных приборов на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока. Сущность изобретения: матрицы окон формируют прямоугольной формы в защитном маскирующем слое, причем ось симметрии прямоугольного окна, параллельная большей стороне прямоугольника, совпадает с одним из кристаллографических направлений [011] подложки. Проводят нанесение на поверхность слоя N-типа проводимости с маскирующим слоем первого слоя композиции эвтектического состава толщиной формирование методом обратной литографии матрицы микроскопических областей из композиции AuGe. Используя полученные области в качестве маскирующего покрытия, формируют углубление меза-структуры в N-слое полупроводника. Проводят нанесение второго слоя композиции эвтектического состава второй толщины, равной тощине первого слоя, нанесение последовательно слоя протекторного материала и металла катода. Затем проводят термическую обработку сформированных слоев в защитной атмосфере для одновременного формирования областей, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока в прибор. В качестве протекторного выбран материал из ряда металлов Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo и (или) их нитридов, боридов. Соотношение большей стороны прямоугольного окна в маскирующем защитном слое и меньшей стороны выбирается в диапазоне (3 : 1,8) : 1. В качестве материала, ограничивающего инжекцию тока в прибор, может быть выбран окисел с диэлектрической проницаемостью, близкой или большей диэлектрической проницаемости полупроводникового материала. 4 з. п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к электронной технике, к технологии производства полупроводниковых приборов и может быть использовано для производства высокоэффективных приборов на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока.

Стандартная технология изготовления диодов Ганна не позволяет изготавливать приборы, способные работать в субмиллиметровом диапазоне длин волн. Дальнейшее продвижение в субмиллиметровый диапазон длин волн может быть осуществлено при обеспечении дополнительного разогрева носителей в прикатодной области приборов, что обеспечивает уменьшение зоны начального разогрева носителей (так называемой "мертвой" зоны). Реализация дополнительного разогрева осуществляется при увеличении уровня инжектируемой плотности тока через катодный контакт за счет конструктивно-технологических особенностей его реализации.

Известна стандартная технология производства диодов Ганна с интегральным теплоотводом [1] заключающаяся в следующем. На исходной полупроводниковой пластине, представляющей собой структуру n⁺-n-типа, со стороны n-GaAs напыляется сплошной металлический контакт и для обеспечения хорошей адгезии его к полупроводнику производится первая термообработка. На металлический контакт высаживается гальванически 200-250 мкм слой металла с высокой теплопроводностью (Cu, Ag, Au). Даже пластина утоняется со стороны n⁺-подложки механическим или химическим способами до общей толщины полупроводника 15-20 мкм.

Со стороны n⁺-подложки методом фотолитографии формируют контактные площадки, которые после второй термообработки (вплавление омических контактов) защищаются маскирующими участками. Способом химического травления формируют мезаструктуры на интегральном теплоотводе. Далее полученную матрицу разделяют на отдельные приборы, которые монтируются в корпус обычной пайкой.

Этот способ позволяет получить однородный слой из сплава по всей контактной площадке катода, что не обеспечивает увеличение уровня инжектируемой плотности тока. Таким образом, способы формирования планарных катодных инжектирующих контактов не обеспечивают уменьшения "мертвой" зоны.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления приборов с контактом металл-полупроводник, обеспечивающий высокий уровень инжектируемой плотности тока [2] включающий следующие операции: формирование на поверхности полупроводниковой подложки слоя материала, способного предотвратить поток электрического тока извне подложки в подложку; формирование слоя матрицы микроскопических окон; формирование через указанные окна матрицы углублений с помощью выдалбливания материала полупроводниковой подложки, углубления имеют диапазон порядка 0,5-10 мкм и расстояния между углублениями порядка 1,5-3 мкм; нанесение проводящего металла в полученные углубления до формирования непрерывного слоя на поверхности данной матрицы; проведение термообработки полученной структуры для образования вплавленных контактов в углублениях.

В этом способе изготовления контактов металл-полупроводник увеличение уровня инжектируемой плотности тока по сравнению с обычным планарным контактом металл-полупроводник объясняется следующим образом: структура, имеющая сформированные и вплавленные островки металла в полупроводник благодаря эффекту острия имеет повышенное значение поля на границе раздела металл-полупроводник (по сравнению с обычным контактом металл-полупроводник). Это способствует увеличению роли туннельного эффекта в данном контакте, что в конечном итоге приводит к увеличению уровня инжектируемой плотности тока в рассматриваемом контакте.

Вследствие недостаточного тянущего поля в прикатодной области прибора, полученного по вышеописанной технологии производства СВЧ-приборов, носители разогреваются недостаточно эффективно: электроны, вылетающие с поверхности катода, не успевают сразу набрать энергию, достаточную для междолинного перехода. Наличие вблизи катода "мертвой" зоны ограничивает частотный диапазон работы приборов. Поэтому вышеприведенная технология СВЧ-прибора не позволяет добиться высокой эффективности работы прибора и расширения его частотного диапазона.

Описанный способ изготовления СВЧ-прибора с контактом с ограниченной инжекцией плотности тока предусматривает формирование отверстий диаметром 0,5-10 мкм, что представляет значительные трудности в практической реализации, ограничивает выбор технологических приемов для формирования отверстий и практически обеспечивается только ионным травлением. Заполнение отверстий малого диаметра металлом представляет значительные трудности при глубинах, превышающих диаметр отверстия. Формирование заполненных металлом отверстий с острием в нижней части может быть осуществлено более простыми способами за счет подбора пар материалов, режимов их термообработки, а также выбором размеров контактных площадок.

Задачей изобретения является создание такого высокочастотного прибора на эффекте Ганна, в котором за счет одновременного выполнения областей катода прибора, состоящего из областей, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока, повышается уровень инжектируемой плотности тока при упрощении способа производства высокочастотного прибора.

В способе изготовления высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока, включающем формирование на полупроводниковой подложке из материала GaAs n⁺-типа проводимости слоя того же материала n-типа проводимости, формирование на поверхности полупроводникового слоя n-типа проводимости слоя материала, ограничивающего инжекцию тока в слой n-типа проводимости, создание матрицы окон и матрицы углублений в полупроводниковом материале, формирование в углублениях слоя проводящего материала, обеспечивающего инжекцию тока, формирование анода и интегрального теплоотвода, согласно изобретению перед формированием слоя материала, ограничивающего инжекцию тока в слой n-типа проводимости, наносят защитный маскирующий слой, в котором формируют матрицу окон прямоугольной формы, причем окна ориентируют так, что ось симметрии прямоугольного окна, параллельная большей стороне прямоугольника, совпадает с одним из кристаллографических направлений (001) подложки, а соотношение размеров большей стороны прямоугольного окна и меньшей стороны выбирается в диапазоне (3-1,8):1, затем наносят первый слой проводящего материала эвтектического состава первой толщины и методом обратной литографии формируют матрицу микроскопических областей, а после формирования матрицы углублений в n-слое полупроводника наносят на всю поверхность второй слой проводящего материала эвтектического состава, затем наносят последовательно слои защитного материала и материала катода и проводят термическую обработку в защитной атмосфере для одновременного формирования материала, инжектирующего ток, и областей, ограничивающих инжекцию тока.

Кроме того, в способе изготовления высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока в качестве проводящего материала используют композицию эвтектического состава AuGe.

Кроме того, в способе изготовления высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока толщина первого слоя композиции эвтектического состава составляет 600-1200 .

Кроме того, в способе изготовления высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока второй слой композиции эвтектического состава выполнен с той же толщиной, что и первый слой композиции.

Кроме того, в способе изготовления высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока в качестве защитного материала используют материал из ряда металлов Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo и (или) их нитридов и боридов.

В семейство направлений011} для плоскости (100) GaAs входят два кристаллографических направления (011) и (01).

При нанесении проводящего материала эвтектического состава в окна в защитном маскирующем слое и при дальнейшем вплавлении материала при температуре выше эвтектической вследствие анизотропии физико-химических свойств поверхности (100) GaAs вплавленные островки материала вытягиваются при вплавлении в кристаллографическом направлении <011> приблизительно в два раза больше, чем в кристаллографическом направлении <01> плоскости (100) GaAs. Это связано с тем, что скорость диффузии примеси в кристаллографическом направлении <011> приблизительно в два раза выше, чем в направлении <01>для плоскости (100) ( заявка Японии N 61-189670, кл. Н 01 L 29/80, 1987).

Для того чтобы сформировать упорядоченную форму вплавленной массы (т.е. без разрывов сплошности) материала эвтектического состава, формируют окно в защитном маскирующем слое, вытянутое в 3-1,8 раза больше в кристаллографическом направлении <011> по сравнению с кристаллографическим направлением <01>.

В случае, если возникает необходимость в формировании областей, инжектирующих ток, круглой формы при вплавлении, окна в защитном маскирующем слое формируют таким образом, чтобы ось симметрии прямоугольного окна (соотношение большей стороны прямоугольника и меньшей составляет (3-1,8):1, параллельная большей стороне прямоугольника, совпадала с кристаллографическим направлением <01>. Тогда вследствие анизотропии скорости диффузии примеси (V_<011>= 2 ˙V) форма вплавляемой области материала эвтектического состава, инжектирующей ток, будет круглой.

Используя первый слой проводящего материала эвтектического состава в качестве маскирующего покрытия, формируют плазмохимическим или химическим травлением матрицу углублений между инжектирующими областями. Использование первого слоя проводящего материала в качестве маскирующего покрытия повышает точность формирования углублений и исключает применение дополнительной операции фотолитографии для формирования углублений, что упрощает способ производства высокочастотного прибора на эффекте Ганна.

Глубина залегания области катода, ограничивающей инжекцию тока (глубина углебления) l, выбирается из условия E_cp ≥ Δ_ГL/q˙l, где Δ_ГL энергетический зазор между Г и L долинами полупроводникового материала; l глубина углубления; q заряд электрона; Е_ср средняя напряженность электрического поля под областью катода, инжектирующей ток, на длине l глубины углубления полупроводниковой пластины.

При этом обеспечиваются условия, когда электроны набирают энергию, достаточную для перехода из Г долины в L долину. Таким образом, глубина l углубления фактически равна расстоянию под инжектирующей ток областью катода, на котором электроны набирают энергию Δ_ГL

При вплавлении проводящего материала эвтектического состава AuGe на поверхности полупроводникового материала GaAs наблюдается различный тип контактов между металлом и полупроводником. Граница раздела контактного слоя металл-полупроводник неоднородна и характеризуется наличием локальных выступов, направленных в глубь полупроводника, в виде призмоидов. Основания призмоидов лежат на кристаллографической поверхности (100) и имеют форму прямоугольников, боковые грани выступов являются плоскостями эквивалентной симметрии 111} Размеры "островков" и глубина проплава материала зависят от толщины слоя AuGe и режима термообработки. При этом образуется барьерный контакт (барьер Шоттки), ограничивающий инжекцию тока извне подложки в полупроводниковый материал при малых толщинах слоя наносимого проводящего материала эвтектического состава 600-1200 , и омический контакт катода, хорошо инжектирующий ток при больших толщинах наносимого слоя проводящего материала эвтектического состава 1200-2400 . Характер вплавленных катодных контактов (омический контакт, инжектирующий ток, или барьерный контакт, ограничивающий инжекцию тока) можно контролировать по поведению вольт-амперной характеристики (ВАХ) высокочастотного прибора на эффекте Ганна при омическом контакте форма ВАХ будет симметричной, а при барьерном контакте форма ВАХ будет асимметричной. Асимметрия ВАХ диода объясняется тем, что включенные параллельно с омическими областями катодного контакта барьерные области имеют более высокое сопротивление на прямой ветви ВАХ, чем на обратной, так как на прямой ветви барьерные области катодного контакта оказываются обратносмещенными. Такое одновременное формирование областей, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока, за счет регулирования толщины наносимого слоя материала эвтектического состава упрощает технологию производства высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока. Толщина наносимого проводящего материала в инжектирующих областях больше, чем в областях, ограничивающих инжекцию тока, и составляет для них величины 1200-2400 и 600-1200 соответственно. Тогда при вплавлении материала эвтектического состава AuGe под "толстым" слоем образуется преимущественно омический контакт, а под "тонким" слоем барьерный контакт (барьер Шоттки).

Несмотря на то, что при матричном выполнении катода из чередующихся областей, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока, общая площадь областей катода, инжектирующих ток в прибор, уменьшается, уровень инжектируемой плотности тока в областях, инжектирующих ток, увеличивается за счет увеличения тянущего электрического поля в прикатодной области, инжектирующей ток, и, как следствие этого, имеем дополнительный разогрев носителей в прикатодной области, инжектирующей ток, и уменьшение "мертвой" зоны высокочастотного прибора на эффекте Ганна.

Выбор в качестве защитного материала металлов Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo и (или) их нитридов и боридов (TiN, TiB₂ и др.) приводит к значительному уменьшению диффузии атомов верхнего слоя металла (Au) через защитный материал при высоких температурах. Это приводит к повышению стабильности сформированных барьеров и исключению снижения высоты барьера Шоттки. Защитный материал наносится на всю поверхность полупроводниковой пластины со сформированными слоями материала эвтектического состава AuGe.

Таким образом, формирование областей, инжектирующих ток, путем вплавления материала эвтектического состава определенной толщины на плоскости (100) GaAs приводит к формированию вплавленных областей в виде призмоидов, причем основания призмоидов лежат на кристаллографической поверхности (100) и имеют форму прямоугольников, а боковые грани выступов являются плоскостями эквивалентной симметрии 111} причем ось симметрии, параллельная большей стороне прямоугольного окна для формирования инжектирующей области, совпадает с одним из кристаллографических направлений семейства111} позволяет формировать области, инжектирующие ток, без разрывов сплошности материала при вплавлении материала эвтектического состава.

Кроме того, упрощение способа изготовления высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока достигается одновременным формированием областей, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока в прибор, за счет выбора толщин материала эвтектического состава AuGe и дальнейшей термической обработкой сформированных слоев при температуре выше эвтектической.

Кроме того, сформированный первый слой материала эвтектического состава AuGe первой толщины используется в качестве маскирующего покрытия для формирования матрицы углублений, что позволяет исключить дополнительную операцию фотолитографии. При формировании второго слоя материала эвтектического состава, который наносится на всю поверхность полупроводниковой пластины, за счет выбора толщин (суммарная толщина материала AuGe в областях, инжектирующих ток, приблизительно в два раза толще, чем вокруг нее) в углублениях формируются области, ограничивающие инжекцию тока в прибор (барьер Шоттки).

На фиг. 1 показано расположение кристаллографических осей семейства111} на плоскости (100); на фиг. 2 полупроводниковая структура N⁺-N; на фиг. 3 полупроводниковая структура N⁺-N с нанесенным слоем резиста; на фиг. 4 полупроводниковая структура N⁺-N со вскрытыми окнами, первая фотолитография; на фиг. 5 нанесение в сформированные окна первого слоя материала эвтектического состава первой толщины; на фиг. 6 формирование островков материала путем обратной литографии; на фиг. 7 формирование углублений путем удаления полупроводникового материала между островками материала эвтектического состава; на фиг. 8 нанесение второго слоя материала эвтектического состава второй толщины; на фиг. 9 нанесение на сформированные слои последовательно слоя защитного материала Мо и контактного слоя Au; на фиг. 10 формирование областей, инжектирующих ток и ограничивающих инжекцию тока, путем термической обработки слоев; на фиг. 11 нанесение слоя Au и формирование интегрального теплоотвода; на фиг. 12 химико-механическая обработка и химико-динамическая полировка полупроводниковой пластины со стороны N⁺-слоя; на фиг. 13 нанесение слоев AuGe и Au со стороны N⁺-слоя; на фиг. 14 формирование анодного контакта путем термической обработки; на фиг. 15 вторая фотолитография и селективное золочение для формирования столбчатых анодных контактов; на фиг. 16 третья фотолитография и химическое травление полупроводникового материала для разделения пластины на отдельные приборные структуры.

На полупроводниковой подложке 1 из материала GaAs N⁺-типа проводимости формируют слой 2 того же материала N-типа проводимости толщиной 1,2-1,4 мкм. Далее формируют первый слой материала эвтектического состава первой толщины на поверхности полупроводника N-типа проводимости способом обратной литографии путем нанесения на поверхность полупроводникового слоя N-типа проводимости слоя фоторезиста 3, ориентации и вскрытия окон 4 прямоугольной формы на месте областей, инжектирующих ток, и вакуумного напыления материала эвтектического состава 5 AuGe (88 мас. Au, 12 мас. Ge) толщиной 600-1200 в сформированные окна. После этого известными методами проводят удаление резиста и лишней металлизации. В результате на месте окон для инжектирования тока в прибор образуются островки 6 композиции материлаа эвтектического состава AuGe толщиной 600-1200 . Окна 4 в резисте под областями, инжектирующими ток, формируют путем ориентации пластин таким образом, чтобы ось симметрии прямоугольного окна в резисте, параллельная большей стороне прямоугольника, совпадала с одним из кристаллографических направлений или <011> <01> -.

Используя сформированные области первого слоя материала 6 на поверхности N-типа проводимости в качестве маскирующего покрытия производят селективное плазмохимическое или химическое травление полупроводникового слоя N-типа проводимости. Производят очистку сформированной матричной структуры. Глубина углубления l выбирается из соотношения
l ≥Δ_ГL/q˙E_ср, где Δ_ГL энергетический зазор между Г и L долинами полупроводникового материлаа;
q заряд электрона;
Е_ср средняя напряженность электрического поля под областью катода, инжектирующей ток на длине l глубины углубления.

Далее на всю поверхность полупроводниковой пластины со стороны N-слоя наносят второй слой 7 материала эвтектического состава AuGe (88% Au, 12% Ge) второй толщины 600-1200 путем последовательного нанесения сначала слоя Ge, а затем Au в указанном выше процентном соотношении. В результате на всей основной поверхности пластины имеем подготовленные для формирования области двух типов: области для инжектирования тока в прибор с толщиной слоя материала AuGe 1200-2400 и области для ограничения инжекции тока в прибор в углублениях из материала AuGe того же состава с толщиной слоя 600-1200 . После этого на всю основную поверхность пластины со сформированными слоями материала AuGe наносят вакуумным напылением или электрохимическим осаждением слой защитного материала 8 Мо толщиной 1200-1400 и слой Au 9 толщиной 4000-5000 . Далее проводят формирование областей 10, инжектирующих, и областей 11, ограничивающих инжекцию тока. Для этого предварительно проводят термическую обработку нанесенных слоев при Т 200^оС в течение 1,5-2 ч в атмосферу водорода, после этого помещают пластину в диффузионную печь и в атмосфере водорода проводят термическую обработку при Т 400-430^оС в течение 1-1,5 мин для формирования вплавлением областей 10, инжектирующих ток, и областей 11, ограничивающих инжекцию тока в прибор. Вследствие этого в областях, где толщина слоя материала AuGe (88% Au, 12% Ge) составляет 1200-2400 , при вплавлении материала AuGe в GaAs формируется омический контакт, т.е. области, инжектирующие ток в прибор, а там, где толщина материала эвтектического состава AuGe составляет 600-1200 , формируется барьер Шоттки, т.е. области 11 катода, ограничивающие инжекцию тока в прибор.

После этого проводится золочение сформированных инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока областей путем гальванического нанесения слоя 12 Au толщиной 10-25 мкм из фосфатного электролита с последующей термообработкой полученного покрытия в атмосфере водорода при Т 200^оС в течение 1,5-2 ч с последующим измерением твердости. В дальнейшем производят шлифовку, химико-механическую обработку и химико-динамическое полирование полупроводникового слоя 1 N⁺-типа проводимости до достижения толщины пластины 100 мкм (фиг.12).

Производят очистку N⁺-слоя. На очищенную поверхность N⁺-типа проводимости наносят последовательно слой 13 материала AuGe (88% Au, 12% Ge) толщиной 6000 и слой 14 Au, нанесенный из фосфатного электролита толщиной 35-40 мкм. Проводят термообработку полученного покрытия в атмосфере водорода при температуре 200^оС в течение 1,5-2 ч, далее вжигают анодный контактный слой 15 со стороны N⁺-слоя в диффузионной печи при Т 380-400^оС в течение 1-1,5 мин. После этого проводят вторую фотолитографию для проведения селективного золочения из фосфатного электролита и формирования анодных столбчатых контактов 16. После этого проводят их термообработку при Т 200^оС в течение 1,5-2 ч. Далее проводят третью фотолитографию для селективного химического травления GaAs в областях, предназначенных для разделения полупроводниковой пластины на приборные структуры с последующим разделением пластины на отдельные приборы.

П р и м е р. В качестве полупроводникового материала использовали подложки GaAs марки ЭСАГ толщиной 250 мкм со структурой n⁺-n_б-n, причем концентрация носителей в n⁺-слое подложки составляла 10¹⁸ см^-3, концентрация в буферном слое n_б 1˙10¹⁷ см^-3, концентрация в n-слое 7˙10¹⁵ см^-3. Толщина n-слоя 1,2-1,4 мкм. Формирование матричных областей катода прибора, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока, выполнено известными методами литографии и послойного формирования металлизации на основе материала AuGe (88% Au, 12% Ge), Au, Ti, Mo и (или) их нитридов и боридов.

Перед нанесением фоторезиста ФП-383 пластины обезжиривали кипячением в изопропиловом спирте 3-5 мин. Фоторезист на пластину наносили центрифугированием. Толщина слоя фоторезиста 1,3-1,5 мкм. Сушку фоторезиста осуществляли в ИК-камере при Т 65-75^оС. Формирование прямоугольных окон в фоторезисте осуществляли путем ориентации пластины с использованием базовых срезов относительно фотошаблона, облучения фоторезиста через фотошаблон актиническим излучением с последующим проявлением в растворе КОН и освежением поверхности GaAs в перекисноаммиачном травителе.

Ось симметрии прямоугольного окна в фоторезисте, параллельная большей стороне прямоугольника, совпадает с кристаллографическим направлением <011> или <01>) в плоскости (100) GaAs. Размеры прямоугольного окна в фоторезисте (0,8-1,0)x x(1,6-2,4) мкм. Далее вакуумным напылением наносили материал AuGe (88% Au, 12% Ge) толщиной 600-1200 . После этого проводили удаление фоторезиста и лишней металлизации. Используя сформированные области первого слоя материала AuGe (88% Au, 12% Ge) на поверхности N-типа проводимости в качестве маскирующего покрытия, проводили химическое травление слоя N-типа проводимости на глубину 0,2-0,25 мкм. Далее проводили очистку сформированной структуры. После этого на основную поверхность пластины наносили вакуумным напылением второй слой материала AuGe (88% Au, 12% Ge) второй толщины 600-1200 .

Далее на сформированные слои AuGe наносили вакуумным напылением слой защитного материала Мо или TiN толщиной 1200-1400 и слой Au толщиной 4000-5000 . Затем проводили термическую обработку нанесенных слоев при Т 200^оС в течение 1,5-2 ч в атмосфере водорода, после этого помещали пластину в диффузионную печь и в атмосфере водорода проводили термическую обработку при Т 430^оС в течение 1-1,5 мин с целью формирования областей, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока в прибор. После этого проводили золочение сформированных областей, инжектирующих и ограничивающих инжекцию тока в прибор, путем гальванического нанесения Au толщиной 20-25 мкм из фосфатного электролита с последующей термообработкой полученного покрытия в атмосфере водорода при Т 200^оС в течение 1,5-2 ч.

Состав фосфатного электролита золочения, г/л:
Дицианоаурат калия KAu(CN)₂ 12-15
Аммоний фосфорнокислый
однозамещенный NH₄H₂PO₄ 40
Таллий азотнокислый
(восстановитель) TaNO₃ 0,005
рН 6,0-6,5
После этого проводили шлифование, химико-механическую обработку и химико-динамическое полирование со стороны N⁺-слоя до толщины пластины 100 мкм. На следующем этапе проводили очистку N⁺-слоя. На очищенную поверхность N⁺-типа проводимости наносили последовательно слой материала AuGe (88% Au, 12% Ge) толщиной 6000 и слой Au толщиной 35-40 мкм, нанесенный из фосфатного электролита. Далее проводили термообработку полученного покрытия в атмосфере водорода при Т 200^оС в течение 1,5-2 ч, после этого вжигали контакты со стороны N⁺-слоя в диффузионной печи при Т 400^оС в течение 1-1,5 мин. После этого проводили вторую фотолитографию для проведения селективного золочения из фосфатного электролита и формирования анодных столбчатых контактов. Далее проводили их термообработку при Т 200^оС в течение 1,5-2 ч в атмосфере водорода. После этого проводили третью фотолитографию для селективного химического травления GaAs в областях, предназначенных для разделения полупроводникового материала на приборные структуры, в химическом травителе следующего состава:
NH₄OH H₂O₂ H₂O 2:5:3 с последующим механическим разделением пластины на отдельные приборы.

Динамический диапазон частот приборов, полученных по предложенной технологии, составлял 80-160 ГГц.

Формула изобретения

1. Способ изготовления высокочастотного прибора на эффекте Ганна с катодом с ограниченной инжекцией тока, включающий формирование на полупроводниковой подложке из материала GaAs n⁺-типа проводимости слоя того же материала n-типа проводимости, формирование на поверхности полупроводника слоя n-типа проводимости слоя материала, ограничивающего инжекцию тока в слой n-типа проводимости, создание матрицы окон и матрицы углублений в полупроводниковом материале, формирование в углублениях слоя проводящего материала, обеспечивающего инжекцию тока, формирование анода и интегрального теплоотвода, отличающийся тем, что перед формированием слоя материала, ограничивающего инжекцию тока в слой n-типа проводимости, наносят защитный маскирующий слой, в котором формируют матрицу окон прямоугольной формы, причем окна ориентируют так, что ось симметрии прямоугольного окна параллельна большей стороне прямоугольника, совпадает с одним из кристаллографических направлений < 011 > подложки, а соотношение размеров большей стороны прямоугольного окна и меньшей стороны выбирается в диапазоне 3,0 1,8 1, затем наносят первый слой проводящего материала эвтектического состава первой толщины и методом обратной литографии формируют матрицу микроскопических областей, а после формирования матрицы углублений в n-слое полупроводника наносят на всю поверхность пластины второй слой проводящего материала эвтектического состава, затем наносят последовательно слои защитного материала и металла катода и приводят термическую обработку в защитной атмосфере для одновременного формирования материала, инжектирующего ток, и областей, ограничивающих инжекцию тока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве проводящего материала используют композицию эвтектического состава AuGe.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина первого слоя композиции эвтектического состава составляет
4. Способ по п. 1 или 3, отличающийся тем, что второй слой композиции эвтектического состава выполнен той же толщины, что и первый слой композиции.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного материала используют материал из ряда металлов Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo и(или) их нитридов и боридов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16