Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах inas



Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах inas
Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах inas

 


Владельцы патента RU 2541137:

Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InAs n-типа проводимости, фототранзисторов, фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости. Способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InAs включает имплантацию ионов Ве+ с энергией (30÷100) кэВ и дозой (1013÷3·1014) см-2 и постимплантационный отжиг в две стадии с длительностью каждой (10÷20) секунд, первая - при температуре T1=400÷450°C, вторая - при температуре Т2=500÷550°C. За счет наиболее эффективного отжига, при котором сначала отжигаются простые, а затем сложные дефекты, происходит улучшение структурного совершенства слоев. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InAs n-типа проводимости (изготовление p-n-переходов), фототранзисторов (изготовление базовых областей на кристаллах n-типа проводимости и эмиттеров и омических контактов на кристаллах p-типа проводимости), фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости (омические контакты).

Известен способ изготовления слоев p-типа проводимости на InAs диффузией атомов кадмия (Mark Е. Greiner, Charles I. Martin Indium Arsenide Photovoltaic Detectors, Advances in Fabrication and Performance. Proc. SPIE, 1986 г., c.686.). Недостатком способа является невозможность изготовления локальных слоев для планарных p-n-переходов из-за отсутствия маскирующих пленок при диффузии кадмия, а также получения слоев p-типа с требуемой концентрацией и толщиной.

Также известно, что легированные слои p-типа проводимости в InAs могут быть изготовлены имплантацией ионов Cd+ (Акимченко И.П., А.В. Панчина и др. Спектры фотоЭДС InAs, имплантированного ионами Cd+. Краткие сообщения по физике. - Труды ФИАН, 1980 г., №7, с.3-7.). Однако, из-за высокой степени дефектности, произведенной таким "тяжелым" ионом, как Cd+ последующий отжиг не позволяет уменьшить ее в такой мере, чтобы соответствовать по структурному совершенству диффузионным слоям или слоям, полученным имплантацией «легких» ионов, таких как Ве+ или Mg+.

Известен способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InAs (Астахов В.П., Дудкин В.Ф., Данилов Ю.А., Лесников В.П., Сидорова Г.Ю., Суслов Л.А., Таубкин И.И., Эскин Ю.М. Планарные фотодиоды на основе материала InAs. - Письма в Журнал технической физики, 1992 г., т.18, №3, с.1-5.), включающий имплантацию ионов Ве+ и стационарный отжиг. Недостатком способа являются высокие температуры отжига и недостаточное совершенство слоев.

Известен наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому и принятый за прототип способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InAs (Патент РФ на изобретение №2045107. Астахов В.П., Данилов Ю.А., Давыдов В.Н., Лесников В.П., Дудкин В.Ф., Сидорова Г.Ю., Таубкин И.И., Трохин А.С. Способ изготовления планарных p+-n-переходов на кристаллах InAs n-типа проводимости.), включающий имплантацию ионов Ве+ с энергией (30÷100) кэВ и дозой (1013÷3·1014) см-2 и постимплантационный отжиг при температурах (550÷600)°C. Недостатками прототипа являются также высокие температуры отжига и недостаточное совершенство слоев.

Задачей, решаемой предложенным способом, является получение слоев с наилучшими структурными свойствами при более низких температурах постимплантационного отжига.

Техническим результатом при использовании предлагаемого способа является улучшение структурного совершенства за счет подбора режима постимплантационного отжига.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InAs, включающем имплантацию ионов Ве+ с энергией (30÷100) кэВ и дозой (1013÷3·1014) см-2 и постимплантационный отжиг, отжиг проводят в две стадии с длительностью каждой (10÷20) с: первая - при температуре T1=400÷450°C, вторая - при температуре Т2=500÷550°C.

Использование двухстадийного режима отжига объясняется тем, что в имплантированных слоях имеются, как правило, два типа дефектов: простые (на основе вакансий) и сложные (комплексы на основе вакансий и межузельных атомов), которые отжигаются соответственно при более низких (в нашем случае 400÷450°C) и более высоких (в нашем случае 500÷550°C) температурах. Наиболее эффективно отжиг происходит тогда, когда сначала отжигаются простые, а затем - сложные дефекты, поскольку применение сразу более высокой температуры приводит к развалу обоих типов дефектов одновременно и резкому увеличению при этом числа простейших дефектов, на основе которых в данных условиях могут образовываться новые сложные дефекты.

Длительность отжига на каждой стадии снизу (10 с) ограничена необходимостью продуктам распада достичь поверхности и рекомбинировать на ней, а сверху (20 с) - необходимостью не дать развиться процессу испарения мышьяка из кристалла.

Реализовать быстрый (секундный) отжиг наиболее удобно с помощью нагрева излучением галогенных ламп на промышленных установках фотонного отжига, например, типа «Оникс». При этом, как правило, используется кремниевый фильтр для того, чтобы отсечь коротковолновую составляющую излучения, присутствие которой приводит к перегреву тонкого (0,1-0,2 мкм) приповерхностного слоя и появлению в нем закалочных центров, ухудшающих структурные и электрофизические свойства слоя.

Эта техника является наиболее технологичной и наименее энергозатратной по сравнению с двухзонными печами, применяемыми при стационарном (десятки минут) отжиге для создания избыточного давления летучего компонента соединений AIIIBV.

Для определения режимов наиболее эффективного отжига был проведен ряд экспериментов на кристаллах InAs n-типа проводимости с исходной концентрацией доноров ~3·1016 см-3. Для создания слоев p-типа проводимости в пластины проведена имплантация ионов Ве+ с энергией 40 кэВ и дозой 1,2·1014 см-2. Отжиг проводился на установке с галогенными лампами типа «Оникс» через кремниевый фильтр в атмосфере аргона в одно - и двухстадийном режимах при различных температурах и длительностях отжига на каждой стадии. Скорость нагрева до температуры отжига составляла 8,5°C/с, скорость охлаждения - (8÷10)°C/мин. Оценочным параметром структурных свойств слоя является значение напряжения термо-эдс Uтэдс, измеренное с точностью 1 мВ, и концентрация дырок p в легированном слое, рассчитанная подстановкой значения Uтэдс в формулу

где k - постоянная Больцмана, e - элементарный заряд, Nv - плотность состояний в валентной зоне, ΔT - разность температур нагреваемого и ненагреваемого зондов.

При этом считается, что степень структурного совершенства пропорциональна значениям p.

Результаты экспериментов по одно- и двухстадийному отжигу при длительности каждой стадии (10÷20) с представлены графически на чертеже как зависимость концентрации дырок p от температур одностадийного и второй стадии двухстадийного отжигов, где 1 - одностадийный отжиг, 2 - двухстадийный отжиг при T1=400÷450°C, 3 - двухстадийный отжиг при T1=350°C, 4 - значения p по способу-прототипу, 5 - теоретический предел p. При длительности стадий за пределами указанного интервала получались меньшие значения p. Представлены также значения p, соответствующие теоретическому пределу и способу-прототипу.

Как видно из чертежа, заявленный двухстадийный режим с температурой первой стадии 400÷450°C и температурой второй стадии в диапазоне (500÷600)°C обеспечивает наибольшие значения p, близкие к теоретическому пределу - средней концентрации дырок в легированном слое (рср.=3,5·1018 см-3) и превышает значение, соответствующее прототипу (2·1018 см-3). Снижение температуры первой стадии за 400°C уменьшает значения p, делая их соответствующими значениям, полученным при менее эффективном одностадийном отжиге.

Таким образом, представленные экспериментальные результаты показывают, что, по сравнению с прототипом, предложение позволяет снизить значения температуры постимплантационного отжига от (550÷600)°C до (500÷550)°C и улучшить структурные свойства слоев в такой мере, которая соответствует увеличению концентрации дырок в легированном слое при Т=77 К в ~1,5 раза.

Способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InAs, включающий имплантацию ионов Be+ с энергией (30÷100) кэВ и дозой (1013÷3·1014) см-2 и постимплантационный отжиг, отличающийся тем, что отжиг проводят в две стадии с длительностью каждой (10÷20) с: первая - при температуре T1=(400÷450)°C, вторая - при температуре T2=(500÷550)°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов.

Изобретение относится к материаловедению. Пленка оксида кремния на кремниевой подложке, имплантированная ионами олова, включает нанокластеры альфа-олова.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов.
Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: полупроводниковый прибор формируют путем двойной имплантации в область канала сфокусированными пучками ионов бора дозой 6×1012-6×1013 см-2 с энергией 20 кэВ и ионов мышьяка с энергией 100 кэВ дозой (1-2)×1012 см-2 с последующим отжигом при температуре 900-1000°С в течение 5-15 секунд.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур, с пониженной плотностью дефектов.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов кремний-на-изоляторе, с низкой плотностью дефектов.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов - кремний на изоляторе с высокой радиационной стойкостью.

Изобретение относится к области технологии и изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. .
Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к способам получения гетероэпитаксиальных структур кремния на сапфире, и может быть использовано в электронной технике при изготовлении полупроводниковых приборов.

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности, к способам изготовления планарных pin-фотодиодов большой площади на основе высокоомного кремния p-типа проводимости. Способ включает подготовку пластины исходных p-кремния или кремниевой эпитаксиальной структуры p+-p-типа, формирование маски для имплантации ионов P+ в рабочую область и охранное кольцо, двухстадийную имплантацию ионов P+ с энергией и дозой соответственно (30÷40) кэВ и (3÷4)·1015 см-2 на первой и (70÷100) кэВ и (8÷10)·1015 см-2 на второй стадии для формирования n+-p переходов рабочей области и охранного кольца, имплантацию ионов B F + 2 с энергией (60÷100) кэВ и дозой (2÷3)·10 см-2 с обратной стороны пластины, двухстадийный постимплантационный отжиг при продолжительности и температуре соответственно не менее 1 часа и (570÷600)°C на первой и не менее 5 часов и (890÷900)°C на второй стадии, защиту и просветление поверхности рабочей области и защиту периферии охранного кольца нанесением пленки SiO2, причем отжиг, начальное снижение температуры после отжига до 300°C и нанесение пленки SiO2 при температурах выше 300°C производят в условиях отсутствия кислорода, а имплантацию ионов P+ и B F + 2 проводят одну за другой в любой последовательности. Оптимально подобранные дозы имплантации, режимы и условия постимплантационного отжига и условия нанесения защитного и просветляющего покрытия обеспечивают повышение токовой чувствительности pin-фотодиодов при высоких фоновых засветках с сохранением низкого уровня темновых токов при снижении сложности, трудоемкости и энергозатрат изготовления. 1 з.п. ф-лы,1 табл.

Изобретение относится к оптике. Способ изготовления дифракционной решетки заключается в формировании на поверхности исходной подложки элементов заданной структуры дифракционной решетки путем ионной имплантации через поверхностную маску, при этом имплантацию осуществляют ионами металла с энергией 5-1100 кэВ, дозой облучения, обеспечивающей концентрацию вводимых атомов металла в облучаемой подложке 3·1020-6·1022 атомов/см3, плотностью тока ионного пучка 2·1012-1·1014 ион/см2с в оптически прозрачную диэлектрическую или полупроводниковую подложку. Изобретение обеспечивает возможность изготовления дифракционных решеток на поверхности оптически прозрачных диэлектрических или полупроводниковых материалов, характеризуемых повышенным контрастом в коэффициентах отражения между отдельными элементами решетки, что позволит улучшить их дифракционную эффективность и даст возможность использования как для отраженного, так и для проходящего света. 8 ил., 3 пр.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InGaAs n-типа проводимости, фототранзисторов, фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости. В способе изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs, включающем имплантацию ионов Be+ и постимплантационный отжиг, последний проводят при температуре 570÷580°С с длительностью 10÷20 с в вакууме или осушенной нейтральной атмосфере, что позволяет повысить технологичность и снизить энергозатраты при получении слоев с наилучшими электрофизическими свойствами. В частном случае выполнения отжиг проводят излучением галогенных ламп через кремниевый фильтр. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов с низким значением тока утечки. Согласно изобретению предложен способ изготовления тонкопленочных транзисторов, включающий процессы формирования активных областей прибора и слоя аморфного кремния, при этом после формирования слоя аморфного кремния проводят имплантацию бора с энергией 30 кэВ, дозой 51 мкКул/см2 с последующим отжигом при температуре 1373-1423 К в течение 10 сек. Изобретение обеспечивает снижение токов утечек, технологичность изготовления, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженными значениями контактного сопротивления. Изобретение обеспечивает снижение значений контактного сопротивления, повышение технологичности, улучшение параметров прибора, повышение качества и увеличение процента выхода годных. В способе изготовления полупроводникового прибора на полуизолирующей подложке GaAs формируют тонкий слой n-GaAs толщиной 10-15 нм ионным внедрением серы при комнатной температуре с дозой 5*1012 см-2 с энергией 30 кэВ с последующей высокотемпературной обработкой при температуре 820-850°C в течение 20 мин. Затем по стандартной технологии формируют области полупроводникового прибора и контакты. 1 табл.
Наверх