Полупроводниковая структура

 

Ол нсАЙЙе

ИЗОБРЕТЕЙ ЙЯ

Союз Соаетеиия

Со я@пй@тичяеиях

Респубпии („, 71ОО86

«+

Ф

l (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.01.78 (21) 2572310/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 01 1 29/7б

66 делам иаваратеяик и втярьпи6

Опу "ликовано 15.01.80. бюллетень И 2

Дата опубликования описания 25.И .80 (5З) ЛК 621382 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. 3. Ольшанецкий, А. В. Ржанов и А. А. 1Мкляев (71) Заявитель

Институт физики полупроводников Co AH СССР (5P) ПОПУРРОВЩтД ИКОВАЯ CTÐ KTУРА

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к конструированию пополупроводниковых сверхрешеток.

Известна искусственная сверхрешетка, представляющая собой периодическую структуру, состоящую из слоев различного состава (например, из GaAs — Ga+>Al„As периодом 50 — 100 А и количеством периодов, равным 100) (1).

В этой решетке появляются новые разрешенные и запрещенные зоны для электронов. Вольт. амперные характеристики, снятые при приложе IQ нии напряжения вдоль направления, связанного с новой периодичностью, содержат участки, соответствующие отрицательному сопротивлению.

Недостатком этой свсрхрешетки является то, что в процессе ее изготовлейия трудно выдержать с большой точностью равенство толшин соответствующих слоев, что необходимо для соблюдения строгой периодичности систеЛ мы, что понижает эффективность работы прибора, Лчя изготовле описанных сверхрешеток требуются сложные установки, в которых достягается вакуум порядка 10 мм рт. ст., дорогостоящим оборудованием для контроля и управления процессом.

Известна также полупроводниковая структура, содержа дая полугроводникую пластину, на поверхности которой сформирован слой диэлектрика с нанесенным на нем металлическим электродом, служащая для исследования "эффекта поля" (2).

Цель изобретения — создание полупроводни ковой сверхрешетки.

- Цель достигается тем, что в полупроводниковой структуре, содержащей полупроводниковую пластину, на поверхности которой сформирован слой диэлектрика с нанесенным на нем металлическим электродом, граница раздела полупроводник — диэлектрик имеет систему атомных ступеней, образующих террасы с одинаковой шириной, высотой и направлением.

Сасгветствующнм образом ориентируя поверхность и подвергая ее глубокому окислению, па границе раздела полупроводник-Апэлектр fK создают систему атомных ступеней, со ст: Alod перподипи>стью образующих терра710086

45 з сы, характеризуемые определенной высотой и ,шириной. Эта система ступеней создает дополнительный периодический потенциал в полупроводниковой структуре, период которого превьпцает постоянную решетки кристалла и мо- . жет задаваться ориентацией поверхности.

На чертеже изображена предложенная конструкция, которая содержит полупроводник 1, слой диэлектрика 2, металлический электрод 3, Устройство работает следующим образом.

Наличие ступеней на границе раздела полупроводник — диэлектрик приводит к тому, что в полупроводнике 1 возникает периодическое электрическое поле. Это периодическое поле образует разрешенные и запрещенные энергетические полосы для движения электрона,вдоль направления периодичности. При этом может быть реализован ряд эффектов, например получение отрицательного дифференциального сопротивления. С помощью металлического электрода 3, расположенного над слоем диэлектрика 2, на поверхности полупроводника 1 создается тонкий инверсионный слой. Он служит для того, чтобы ограничить объем полупроводника, в котором движутся носители, взаимодействую ° щие с дополнительным периодическим потенциалом электрического поля, тонкой приповерхпостной областью. ,Пля получения предлагаемой одномерной, сверхрешетки необходимо задать угол наклона поверхности кремния к плоскости (ill) в зоне 11101 или к плоскости (100) в зоне (011), исходя из величины требуемого периода сверхрешетки и известного межплоскостного расстояния. Образцы после полировки (например, химико-механическим методом) и отмывки следует окислить на глубину около 2 мкм. Это обеспечивает окисление внешнего нарушенного слоя на поверхности, оставшегося после полировки, и рост слоя окисла в дальнейшем на совершенном кристалле.

Процесс окисления состоит из двух — трех циклов, причем после каждого цикла окисления получешгый слой окисла удаляют (напри мер, растворением в парах плавиковой кислоты), 4

Примерный режим одного цикла окисления.

30 мин в сухом кислороде, 2 ч во влажном кислороде, затем снова 30 мин в сухом кислороде, температура 1050 С. Полевой электрод и контакты к полученной сверхрешетке могут быть изготовлены методами йланарной технологии.

В результате описанных циклов окисления на границе раздела Si-SiO образуется система

1о упорядоченных атомных ступеней. Эти ступени характеризуются определенной высотой и шириной террасы. Высота ступеней не зависит от угла наклона и может быть равна одному или

- двум межплоскостным расстояниям на поверхностях близких к (111) (в зависимости от направления поворота поверхности) и двум меж: плоскостным расстояниям на поверхностях близких к (100). Ширина террасы при этом определяется углом отклонения поверхности от сод1 ответствующей сингулярной плоскости, что позволяет задавать ее величину, задавая определенную ориентацию поверхности.

Предлагаемая полупроводниковая структура позволяет получить строгую периодичность структуры сверхрешетки, используя хорошо разработанные методы планарной технологии.

Формула изобретения

Полупроводниковая структура, содержащая полупроводниковую пластину, на поверхности

Зр которой сформирован слой диэлектрика с нанесенным на нем металлическим электродом, отличающаяся тем, что, с целью создания полупроводниковой сверхрешетки, граница раздела полупроводник — диэлектрик имеет сису5 тему атомных ступеней, образующих террасы с одинаковой шириной, высотой и направлепием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. L. Esaki, L. L. Chang, Superfine structures of semiconductors grawn by molecuiar — beam

epitaxy. CRC Criticaf Reviews in Зо!Ы State

Sciences, v. 6, Р 2, 1976, р .р. 195 — 206

2. Ляшенко В. И. и др. Электронные явления на поверхности полупроводников. Изд-во "Наукова думка", Киев, 1968, стр. 29 (прототип).

710086

Составитель Р. Русакова

Редактор Л. Батанова Техред З.Фанта Корректор В. Бутяга

Заказ 8771/51

Тираж 844 Подписное

ПНИИПИ Государственного ь-.омитега СССР по делам изобретений и откръпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., л. 4 "5

Филиал ППП "Патент™, r. Ужгород, ул. Проектная, 4