Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах ingaas



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

 


Владельцы патента RU 2558376:

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 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.

 

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InGaAs 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 кристаллах InGaAs диффузией атомов кадмия (см. пат. РФ №2318272, МПК H01L 31/18, опубл. 27.08.2008 г.). Недостатком способа является низкая производительность, связанная с ограниченными размерами диффузионных кварцевых ампул, большой расход ампул, ограничение диаметра пластин диаметром ампулы. К недостатку способа следует отнести сложность в изготовлении слоев p-типа проводимости с требуемой концентрацией и толщиной.

Также известно, что легированные слои p-типа проводимости InGaAs в составе гетероструктур могут быть изготовлены имплантацией ионов Be+ с применением последующего быстрого термического отжига при температуре 850°С в течение 30 с в атмосфере РН32 (см. Wulf Haussler, J.W. Walter, J. Muller. Ion Implantation into InP/InGaAs Heterostructures Grown by MOVPE. Mat. Res. Soc. Semp. Proc. (1989), Vol.147, pp.333-338). Недостатками способа являются необходимость использования взрывоопасного Н2 и токсичного РНз, а также высокая температура отжига, при которой стимулируется испарение As, приводящее к ухудшению электрофизических свойств легированного p-слоя.

Известен наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому и принятый за прототип способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs (см. S. Hata, M. Ikeda, Т. Amano, G. Motosugi, K. Kummada. Planar InGaAs/InP PINFET Fabricated by Be Ion Implantation. Electronics Letters, 1984, Vol.20, No.22, p.947-948), включающий имплантацию ионов Ве+ и последующий стационарный отжиг при температуре 600°С в течение 20 минут после нанесения на имплантированный слой капсулирующей пленки нитрида кремния. Недостатком способа является низкая технологичность, связанная с использованием длительного энергозатратного стационарного отжига и необходимостью нанесения и затем удаления капсулирующей пленки, которая при отжиге может создавать механические напряжения в легированном слое, приводящие к формированию дислокации, ухудшающих электрофизические свойства слоя.

Предлагаемый способ изготовления слоев p-типа проводимости позволяет получать слои с наилучшими электрофизическими свойствами и решает задачу повышения технологичности и снижения энергозатрат за счет перехода от длительного стационарного отжига с капсулирующей пленкой к секундному постимплантационному без капсулирующей пленки.

Техническим результатом при использовании предлагаемого способа является повышение технологичности и снижение энергозатрат за счет отказа от капсулирующей пленки и снижения температуры отжига от 600°С до 570-580°С при изготовлении слоев с наилучшими электрофизическими свойствами.

Технический результат достигается тем, что 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. В частном случае выполнения отжиг проводят излучением галогенных ламп через кремниевый фильтр.

Заявленный режим с температурой отжига 570-580°С и длительностью 10-20 с обеспечивает наибольшие значения концентрации дырок p, близкие к расчетному значению, что свидетельствует о достижении наилучших электрофизических свойств слоя. При температурах ниже 570°С наблюдается резкое снижение значений p, что свидетельствует о недостаточности температуры для отжига радиационных дефектов, введенных при имплантации ионов Be+. Повышение температуры выше 580°С не приводит к росту значений p, но при этом значительно повышается вероятность разложения слоя InGaAs. Уменьшение и увеличение длительности отжига за пределы 10-20 с также приводит к снижению значений p, в первом случае - за счет недостаточности времени для стока к поверхности продуктов распада сложных дефектов, а во втором - за счет начала испарения атомов As.

Оценочным параметром электрофизических свойств слоя являлось среднее значение концентрации дырок р в легированном слое, рассчитанное по формуле

где Umэдс - измеренное на слое напряжение термо-ЭДС, k - постоянная Больцмана, е -элементарный заряд, Nv - плотность состояний в валентной зоне, ΔT - разность температур нагреваемого и ненагреваемого зондов при измерении Umэдс.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведены зависимость концентрации дырок р от температуры отжига с длительностью 10÷20с (1) и ее расчетное значение (2).

Реализовать быстрый (секундный) отжиг наиболее удобно с помощью нагрева излучением галогенных ламп на промышленных установках импульсного 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 закалочных центров, ухудшающих электрофизические свойства р-слоя. Для предотвращения окисления поверхности отжиг следует проводить либо в вакууме, либо в осушенной нейтральной атмосфере, например, азота или аргона. Это позволяет отказаться от капсулирующей пленки нитрида кремния, наносимой с применением токсичного и взрывоопасного моносилана.

Для определения оптимальных значений режимов отжига был проведен ряд экспериментов на кристаллах InGaAs в виде эпитаксиальных слоев в составе гетероструктур InGaAs/InP. Слой In0,53Ga0,47As n-типа проводимости с концентрацией доноров 7,9·1014 см-3 толщиной ~ 3 мкм выращен на подложке InP методом МОС-гидридной эпитаксии. Концентрация электронов в InP~1018 см-3. Для создания слоев In0,53Ga0,47As p-типа проводимости в эпитаксиальные слои структур проведена имплантация ионов Be+ с энергией 40 кэВ и дозой 1,2·1014 см-2. Отжиг отдельных образцов при одной из выбранных температур из диапазона 500-600°С проводился на установке с галогенными лампами типа «Оникс» в вакууме при остаточном давлении ~10-2 торр через кремниевый фильтр при длительности 1-30 с. Скорость нагрева до температуры отжига составляла 8,5°С/с, скорость охлаждения - 8-10°С/мин. Для получения оценочного параметра напряжение Umэдс измерялось с точностью 1 мВ с помощью прижимных нагреваемого и ненагреваемого зондов на пластинах, залитых жидким азотом, при постоянной температуре нагреваемого зонда. По знаку Umэдс определялся тип основных носителей заряда в слое.

Результаты экспериментов, представленные графически на чертеже, показывают, что заявленный режим с температурой отжига 570÷580°С и длительностью 10÷20 с обеспечивает наибольшие значения p, близкие к расчетному значению - средней концентрации дырок в легированном слое толщиной 0,3 мкм (рр=4·1018 см-3). Таким образом, совокупность полученных результатов свидетельствует о том, что при реализации предложенного способа повышается технологичность изготовления легированных слоев InGaAs с наилучшими близкими к расчетным электрофизическими свойствами материала. Также преимуществом предложенного способа является снижение энергозатрат за счет уменьшения температуры и длительности отжига.

1. Способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs, включающий имплантацию ионов Ве+ и последующий отжиг, отличающийся тем, что с целью повышения технологичности, снижения энергозатрат и получения слоев с наилучшими структурными и электрофизическими свойствами отжиг проводят при температуре 570÷580°С с длительностью 10÷20 с в вакууме или нейтральной осушенной атмосфере.

2. Способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs по п. 1, отличающийся тем, что нагрев образцов при отжиге производят излучением галогенных ламп через кремниевый фильтр.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.
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 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