Способ изготовления р-п переходов

Авторы патента:

H01L21/04 - приборов, имеющих хотя бы один потенциальный барьер, на котором осуществляется скачкообразное изменение потенциала, или поверхностный барьер, например p-n-переход, обедненный слой, слой с повышенной концентрацией носителей

Oil HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстическик

Республик ()555761 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (511М. Кл. (22) Заявлено 05.03.75 (21) 2110598/25

Ъ с присоединением заявки №

Н 01 L 21/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 230481, Бюллетень ¹ 15 (53) УДК 621 382 (088.8) Дата опубликования описания 23 ° 04. 81 (72) Авторы изобретения

К.Д. Товстюк, Г.В. Пляцко, В.Б.Орлецкий и С.Г. Кияк (71) Заявитель

Львовский филиал математической физики

Института математики (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ p-n -ПЕРЕХОДОВ

Наиболее близким техническим ре2О шением к изобретению является способ изготовления р-и-переходов путем расплава поверхностного слоя полупроводникового материала импульсами

25 лазерного излучения с. последующей рекристаллизацией расплава охлаждением.

В известном способе на поверхностный слой может быть нанесен легирующий материал в виде полупроЗО.водниковой металлической пленки или

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении р-и- переходов в полупроводниковых приборах.

В современной технологии производства полупроводниковых приборов известны следующие методы изготовления стабильных резких р-и-переходов в полупроводниковых материалах с примесной проводимостью: введение примесей в расплав во время вытягивания из расплава с постоянной скоростью; изменение по определенной программе скорости роста кристаллов из расплава, который содержит акцепторные или донорные примеси.

Эти способы сложны в реализации, так как включают ряд точных и трудоемких процессов, таких как систему регулирования вытягивания кристалла, систему регулирования температуры, систему перемешивания и питания расплава.

Известен также способ изготовления резких р-и- переходов путем пере > распределения примесей при плавлении кристалла н кристаллизации расплавленной зоны в процессе медленного охлаждения. Получение резкого р-иперехода обусловлено наличием резко-, го градиента примеси в расплаве и твердой фазе.

Однако такой способ требует, слож5 ной термической обработки и предусматривает проведение механических операций (резку, шлифовку, очистку поверхности) после изготовления р-п-переходов.

Нагрев ПОлупрОвОДникОвых СОеДинений А В" с примесной проводимостью во время плавления существенно изменяет их электрические свойства, а механическая обработка готовых р-и-переходов в силу физических

15 свойств этих соединений (хрупкости) ухудшает качество изготовляемых переходов.

555761

Кройе того, образование р- и -переходов производят в обычных условиях окружающей среды, что существенно упрощает технологию изготовления.

На фиг. 1 показана схема, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 вЂ” вольт-амперные характеристики р-и"переходов, изготовленных предлагаемым способом при различных параметрах излучения (характеристики снимались при температуре 77 К).

Установка состоит из лазера 1,полупроводникового кристалла 2, измерителя 3 энергии лазерного излучения, фотоэлемента 4 и осциллографа 5.

Импульс лазерного излучения, генерируемый лазером 1, направляли на пластинку полупроводника 2. Мощность излучения контролировали из20 мерителем 3 энергии излучения. Длительность импульса измерялась при ! помощи фотоэлемента 4 и осциллографа 5.

Пример. Изготавливали р-и 5 переходы путем расплава поверхностного слоя монокристаллаРЬЛ х Бп„ Те и-типа излучением неодимового лазера.

После воздействия светового импульса с плотностью энергии Е = 0,2 Дж/мм

3Q и длительностью с = 2 мс расплавленная и рекристаллизованная часть кристалла изменяла свою проводимость с и-типа на р-тип. Для этого случая наблюдалось слабое выпрямление (cM.фиг.Ъ, кривая 1). Наиболее хорошие р-и-переходы образуются при облучении кристалла плотностью энергии E = 0,4 Дж/мм и длитель2 ностью = 4-7 мс (см.фиг.2,кривая 2). При плотности энергии излучения Е = 0,5 Дж/мм и выше образование р-и-перехода сопровождается сильным растрескиванием и разрушением кристалла (см.фиг.2,кривая 3), Быстрое, со скоростью V = 10

104 град/с, охлаждение расплава .сопровождается рекристаллизацией и фиксацией резких градиентов концен- 40 траций примеси в исходной и рекристаллиэованной частях полупроводника. Применение лазеров с модулированной добротностью позволяет получить скорость охлаждения до 10 град/с.

Эти особенности не имеют аналогии ни в одном известном способе и обуславливают полное сохранение электрических свойств исходных полупроводниковых материалов при идеальной g0 резкости р-п-переходов.

Кроме того, операцию изготовления р-и-переходов производят на подготовленных, вырезанных и отшлифованных монокристаллах, что исключает механическую обработку готовых р-п-переходов.

Особенностью данного изобретения является также возможность применением диафрагм и изменением параметров излучения (плотность энергии, 40 длительность импульса) изготовлять р"и-переходы сложной конфигурации с различной глубиной залегания переходов и различными электрическими характеристиками. 65 соединений Олементов, содержащих легирующий материал.

Недостатком такого способа является малая стабильность получаемых !

p-n-переходов. Цель изобретения вЂ” получение ста бильных резких р-и-переходов в полупроводниковых монокристаллических пластинах с примесной проводимостью либо в собственнодефектных полупровОдниковых пластинах.

Цель изобретения достигается тем, что расплав поверхностного слоя производят импульсами лазерного излучения с энергией 0,1-0,5 Дж/мм длительностью 2-9 мс, а охлаждение расплава производят со скоростью

10 -104 град/с.

Идеально резкий стабильный р-ипереход образуется на поверхности раздела фаз в месте начала рекристаллизации. Лазерное излучение, поглощаясь поверхностнйм слоем полупроводника, приводит к сильному нагреву . и расплаву этого слоя. Скорость расплава освещенной части полупроводника импульсом излучения с плотностью энергии E = 0,1-0,5 Дж/мм

2 и длительностью = 2-9 мс превышает Ч = 109 вЂ” 10> град/с, что создает такой градиент температуры,при котором расплав граничит с практически холодным исходным кристаллом., Скорость расплава можно увеличить, модулируя добротность. лазерного излучения,и довести до 10 град/с, ю при этом градиент температуры составляет до 10 град/с

Характеристики снимались при температуре 77 К.

Использование данного способа получения р-и-переходов путем расплава поверхностного слоя полупроводника лазерным излучением обеспечит по сравнению.с существующими способами следующие преимущества: улучшение электрических свойств переходов, обусловленное резкостью и качеством областей с разной проводимостью, повышение их надежности и долговечности; упрощение технологии изготовления стабильных резких р-и-переходов в монокристаллах с примесной проводимостью или собственнодефектных кристаллах и в то же время улучшение их параметров; повышение количества и качества производимых приборов за счет обхода термической технологии;

555761

Фиг. 1

@ПИ Заказ 2223 аж 784 Подписное повышение качества и уменьшение повреждений кристаллов за счет исключения механических операций; простоту реализации высокока чественных р-п-переходов большой площади с заданным рисунком перехода; простоту реализации различной глубины залегания р-и-переходов;

Это позволяет упростить технологию изготовления полупроводниковых приборов и улучшить их характеристики.

Формула изобретения

Способ изготовления р-и-переходов путем расплава поверхностного слоя полупроводникового материала импуль- сами лазерного излучения с последующей рекристаллизацией расплава охлаждением, отличающийся тем, что, с целью получения стабильных резких р-и-переходов в полупроводниковых монокристаллических пластинах с примесной проводимостью, расплав поверхностного слоя производят импульсами лазерного излучения с энергией 0,1-0,5 Дж/мм ; длительностью 2-9 мс, а охлаждени расплава проводят со скоростью 10

1 04 град/с

Филиал ППП "Патент",. г.ужгород, ул.Проектная,4

Способ получения локального р—п перехода для полупроводниковых приборов // 434516

Способ получения сплавно-диффузионного @ - @ -перехода // 320228

Способ ориентации микроминиатюрных деталей // 295160

Способ изготовления полупроводниковыхструктур // 265291

Способ получения полупроводникового прибора // 256083

Способ получения германиевых р-п переходов // 248086

Способ изготовления ,о—п-переходов // 237268

Способ получения p — я-переходов // 184979

Патент 161074 // 161074

Способ изготовления гетероперехода на основе слоистого полупроводника // 2119210

Способ изготовления мощных полупроводниковых приборов // 2022399

Изобретение относится к производству мощных полупроводниковых приборов-транзисторов, тиристоров и других полупроводниковых приборов с высоковольтными p-n-переходами

Способ стабилизации p-n-переходов // 633389

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при промышленном изготовлении интегральных микросхем и дискретных полупроводниковых приборов

Способ изготовления полевых транзисторов с затвором типа барьер шоттки // 814168

Изобретение относится к электронной технике, и может быть реализовано при изготовлении полевых транзисторов преимущественно на арсениде галлия и интегральных схем субнаносекундного диапазона и СВЧ-транзисторов

Способ изготовления выпрямительных элементов // 1103306

Способ уменьшения дефектности двухслойного диэлектрика в структуре проводник - нитрид кремния - окисел кремния - полупроводник // 1108962

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении логических и запоминающих интегральных схем на основе структуры проводник нитрид кремния окисел кремния полупроводник (МНОП)

Способ утоньшения фоточувствительного слоя матричного фотоприемника // 2536328

Использование: для изготовления полупроводниковых фотоприемников и для создания многоэлементных фотоприемников различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что фоточувствительный элемент с «толстой» базовой областью утоньшается до нужной толщины (10-15 мкм) прецизионными бездефектными методами: безабразивной химико-механической полировкой с использованием сферического полировального диска вместо плоского для получения заданной вогнутости поверхности и химико-динамической полировкой до конечной толщины, при которой происходит компенсация вогнутости, полученной на стадии БХМП с формированием неплоскостности поверхности при размере МФП порядка 10 мм не хуже ±2 мкм. Технический результат: обеспечение возможности утоньшения базовой области фоточувствительного элемента с получением требуемой плоскостности. 7 ил.

Способ получения приборных графеновых структур // 2538040

Использование: для разработки наноразмерных приборов на основе гетероструктур с использованием слоев графена и мультиграфена. Сущность изобретения заключается в том, что выращивают на подложке-доноре слой графена, который затем покрывают вспомогательной для переноса графенового слоя пленкой. После этого на вспомогательной для переноса графенового слоя пленке создают натягивающую рамку, предотвращающую сминание при переносе, или наносят сплошную упрочняющую пленку, обеспечивающую механическую целостность и предотвращающую сминание при переносе. Отделяют графеновый слой, покрытый вспомогательной для переноса графенового слоя пленкой, от подложки-донора и осуществляют его перенос на подложку. После переноса графенового слоя, покрытого вспомогательной для переноса графенового слоя пленкой, на подложку осуществляют прижим к подложке. Технический результат: предотвращение ухудшения структур и электрофизических характеристик графеновых слоев. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения легированных халькогенидов цинка // 2636091

Изобретение относится к ИК-оптике, а именно к созданию лазерных сред, и касается разработки способа получения легированных халькогенидов цинка для перестраиваемых твердотельных лазеров, используемых, в частности, в медицине и биологии. Способ включает нанесение на поверхность халькогенида цинка пленки легирующего компонента из хрома толщиной 2-10 мкм или железа толщиной 1 мкм, формирование на упомянутой пленке слоя соответствующего халькогенида цинка методом химического осаждения из газовой фазы, и диффузионный отжиг полученной трехслойной структуры в аргоне при давлении от 90 МПа до 200 МПа и температуре от 1100°С до 1350°С в течение 1-72 часов. Халькогенидом цинка является селенид или сульфид цинка. Поверхность полученных легированных образцов имеет повышенную стойкость к лазерному пробою. 2 ил., 2 пр.