Способ изготовления р-п-n гетеропереходов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!! 1! 631014

Союз Советских

Социал11стических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлен! 02.06.76 (21) 2367947, 18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опуоликоваио 15.05,82. Бюллетсиь М 18 (45) Дата опубликования описания 15.05.82 (51) М. Кг!.з

Н 01L 21,!46

Государственный комитет (53) УД1(621.382 (088.8) по делам 11зобретеиий и от; рытнй (72) Авторы изобретения

В. Л. Бакуменко и В, Ф, Чишко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ р — n- И ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано для создания полупроводниковых приборов, например выпрямителей, транзисторов, светодиодов, фотоприемников на основе р — n- и гетеропереходов.

Известен способ изготовления гетеропереходов, заключающийся в том, что две пластины из различных полупроводниковых материалов приводят в контакт друг с другом и сплавляют на границе раздела путем нагревания при заданном градиенте температуры в направлении, перпендикулярном этой границе, Таким способом полу !аются, например, такие гетеропереходы GaAs--Ge, ))алв- — GaSI), GaAs — InSt>, InSh--GaSt), Известен также способ изготовлен!!я р — и- и гетеропереходов, заключающийся в том, что иа предварительно подготовлспиую поверхность одного полупроводниковог0 материала, используемого как подлo>êêа, из расплава либо расплава-раствора наращивается слой другого материала. I акОЙ способ особенно широко используется для получения гетероперсходов на основе соединений типа А В".

Известен также способ изготовления р — n- и гетеропереходов, заключающийся в том, что на предварительно подготовленНУ10 ПОВЕРХНОСТЬ ОДНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОго материала при достаточно высокой температуре из газовой фазы происходит осажление слоя другого магериала. Таким способом получают, нагрпмср, гетеропереходы

»а основе соединений типа АзВз и соединений I)! группы.

Г1еречисленныс способы в ряде случаев позволяют получать р — и- и гетеропереходы с хорошими электрофпзическимп и тех«! ническими параметрами. В первую очередь это относится к гетеропереходам типа

GaAs — Ga,A1i,.As. Бх!сстс с тем принципиальная необходимость во всех указа!оных снособах нагревания материалов до высо1В к11х температур вплоть до температур плав. ения и, как следствие, взаимопроникнове, ие компо1гснтов одного сосд1гненпя и другое, приводящее к образованию слоя промежуточной фазы, 1шкладываст ограниче20 1111я 1 i a 110;160p и;1 р )1 1 тор и;)л а д!i B гcтеропсрс: одов. Чтобы дв» материала были приго,ны,1ля созданn)1 гстероиереходов одним

1iз указанных cn0"0!)Op. Псооходпмо, чтобы

Он!1 !!мели Олизк1П. Вели1llllllо коэффицие!12;> тов термического расширс)шя, обладали идентп:ными или близкими кристаллическимии структурами и имели мало различающиеся постоянные решетки.

11звестен также способ посадки на опти30 чсскиЙ контакт для получения оптических

631014

25 контактов, заключающийся в том, что две оптические детали приводятся в соприкосновение плоскими сухими поверхностями, обработанными до высокого класса чистоты, и затем лиоо притираются, лиоо оставляются на время под нагрузкои. весь процесс приготовления конгактов проходит осз прогрева деталеи до высоких температур и не накладывает принципиальных ограничений на подоор пар материалов. Оптические контакты, приготовленные таким ооразом, обладают механическои прочностью, приолижающеися к внутрсппеи прочности материалов, причем эта прочность имеет тенденцию со временем увеличиваться. закон спосоо получения оптических конгактов широко распространен в оптш<о-механическои технике для соединения оптических деталей.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления гетеропереходов и расширение номенклатуры практически изготовляемых р — п- и гетеропереходов.

Эта цель достигается применением посадки на оптический контакт для изготовления р — п- и гетеропереходов.

Как и при изготовлении обычных оптических контактов, например стеклянных, изготовление р — и- и гетеропереходов заключается в приведении в соприкосновение двух полупроводниковых материалов плоскими сухими поверхностями высокой чистоты обработки и их притирании без специального нагрева. При изготовлении р — n- u гетеропереходов указанным способом повышаются требования к качеству поверхностей материалов. Чтобы получить переходы, электрические свойства которых определяются свойствами материалов по оое стороны от перехода, необходимо, чтобы ширина границы раздела между двумя материалами была порядка постоянной решетки о (10 А), и соединяемые поверхности имели свойства, близкие к объемным свойствам материалов. Последнее требование сравнительно легко удовлетворяется обработкой поверхностей непосредствеш:о перед приготовлением переходов с помощью химических полирующих травителей, либо приготовлением поверхностей для перехода путем скалывания по плоскостям спайности. Первое из указанных выше трсбований сводится к тому, чтобы неровности поверхностей не сильно превышали межатомные расстояния в материалах. Зто пс может быть достигнуто механической и химической обработкой поверхности. Указанным требованиям удовлетворяют поверхности, полученные скалыванием по плоскости спайности материалов, имеющих слоистую кристаллографическую структуру. Особенностью таких материалов является сильная внутрислоевая связь и относительно слабая связь между слоями, что позволяет полу30

65 чать скалыванием практически идеальные поверхности. имическая инертность сколотых поверхностеи этих материалов устраняет неооходимость ее подготовки травлением. использование слоистых материалов, обладающих эластичностью, напри; ер таких как inSe и Ga>e, позволяет снизить требования к плоскостности поверхности используемых в паре с ш,vl:èaòåðèaëîâ при изготовлении гетеропереходов предлагаемым сnocoooM. то ооусловлено тем, что благодаря своей эластичности относительно тонкие слои (-100 мкм) inSe или

GaSe облегают неровности поверхности второго материала, обсспс швая хороший контакт.

i1зобрстснис реализовано на примере изготовления гетеропереходов в inSe — GaSe, inSe — ln 1с, inSe — Ga J.e и р — и-переходов на lnSe p- и и-типа и GaSc р- и п-типа.

I i р и ме р 1. Из монокристаллического блока баЬе при помощи лезвия вырезают пластину толщиной 0,3 — 0,6 мм и размерами 5.5 мм . Полученную пластину ориентируют так, чтобы плоскость спайности была перпендикулярна оси симметрии шестого порядка С6. Далее от пластины по плоскости спайности отделяют слой с помощью ленты JLT — 40 — 19 (этот слой, приклеенный к ленте, в работе в дальнейшем не используется). Оставшаяся часть пластины служит подложкой.

Аналогичным способом из lnSe готовится пластина толщиной не более 300 мкм и размерами 4 4 мм . Плоскость спайности этой пластины также ориентируется перпендикулярно оси симметрии С6. Затем с помощью той же ленты Ji i — 40 — 19 путем отслаивания (скалывания по плоскости спайности) толщина пластины доводится до

10 — 100 мкм. Полученная таким образом пленка InSe накладывается на подложку из GaSe, аккуратно разглаживается и прижимается к подложке с помощью лопаточки из фторопласта (тефлона).

П р и м ер 2. Из монокристалли еского блока GaSe n-типа (р-типа) проводимости при помощи лезвия вырезают пластину. толщиной 0,3 — О,б мм и размерами 5 5 мм .

Полученную пластину ориентируют так, чтобы плоскость спайности была перпендикулярна оси симметрии шестого порядка

С6. Далее от пластины по плоскости спайности отделяют слой с помощью клейкой ленты (этот слой, приклсенньш к ленте, в работе в дальнейшем не используется).

Оставшаяся часть пластины служит подложкой. Аналогичным способом из GaSe р-типа (п-типа) проводимости готовится пластина толщиной не более 300 мкм и размерами 4.4 мм . Плоскость спайности этой пластины также ориентируется перпендикулярно оси симметрии С6. Затем с помощью той же клейкой ленты путем отслаивания (скалывания по плоскости спай