Способ изготовления матрицы мезаструктур лавино-пролетных диодов

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЦЫ МЕЗАСТРУКТУР ЛАВИНО-ПРОЛЕТНЫХ ДИОДОВ, включающий формирование на подложке германиевой или арсенидгаллиевой структуры типа n⁺-p-p⁺ (n⁺-n-p⁺), нанесение металлизации на структуру и ее разделение на отдельные активные элементы, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона генерации и повышения КПД диодов, в качестве материалв подложки используют медь, трехслойную структуру формируют путем нанесения на подложку слоев типа n⁺-p(n⁺-n), их рекристаллизации при 400 500^oС, а p⁺-слои формируют на рекристаллизованной двухслойной структуре методом низкотемпературной диффузии.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к технологии изготовления лавино-пролетных диодов, и может быть использовано при создании твердотельных источников СВЧ-излучения.
Целью изобретения является расширение частотного диапазона генерации и повышение КПД лавино-пролетного диода.
Деформацию пленок De на медной подложке определяют разность коэффициентов теплового расширения _Ge и _Cu и разностью температур Т между температурой медной подложки, при которой проводят осаждение пленки Ge, и температурой, при которой осуществляют рекристаллизацию Ge
V=( _Cu- _Ge) T
Возникающие при нагреве деформации не должны выходить за рамки упругих, так как при пластических деформациях кристалла будет насыщение его дислокациями, что ухудшает его электрофизические характеристики. Это значит, что V не должно быть больше 2 10^-3, что легко получить из значений величины предела текучести и упругих констант для Ge. Исходя из этого, Т_максV/ _Cu- _Ge 2 10^-3/1 10^-5 200 К. Верхний предел температуры формирования структуры выбирают из соображений практического отсутствия деформации, которая могла бы исказить исходный концентрационный профиль, сформированный в процессе термического напыления. Для Ge этому критерию удовлетворяет температура Т < 800 К. При температурах коэффициент диффузии даже наиболее быстро диффундирующей примеси на четыре порядка меньше тех величин, которые имеют место при температурах термодиффузии (Т 1050 К). Исходя из этих оценок и из экспериментов по рекристаллизации пленок Ge и РbTe на медных подложках (при температурах < 400^оС процесс рекристаллизации не идет), выбирают диапазон температур 400-500^оС.
П р и м е р. На гладкую поверхность медной подложки методом лазерного напыления в вакууме наносят тонкий слой (0,1-0,15 мкм) слой n⁺Ge с концентрацией примеси порядка 5 10¹⁹-1 10²⁰ см^-3, затем, не нарушая вакуума, методом термического напыления на слой n⁺ Ge осаждают слой р Ge с концентрацией примеси 5 10¹⁷ и толщиной 0,1-0,4 мкм (концентрация примеси в этом слое и толщина определяются длиной волны, на которой предполагается генерация диода). В результате этих операций на подложке образуется пленка Ge со структурой мелкодисперсного поликристалла. Образующуюся структуру отжигают при 400-550^оС. В результате отжига при указанной температуре происходит рекристаллизация пленки Ge в твердой фазе в поле упругих напряжений, возникающих вследствие различных температурных коэффициентов расширение меди и Ge, при этом достигаются предельные упругие деформации без сколько-либо заметной термодиффузии примесных атомов и образуются монокристаллические блоки. После этого, не нарушая вакуума, поверхность рекристаллизационной пленки легируют акцепторной примесью мышьяка иои фосфора на глубину 0,1 мкм с концентрацией примеси 10²⁰ см^-3. Для этого используют эрозионную лазерную плазму, формируемую в вакууме действием на мишени легирующей примеси излучением лазера при плотности мощности 10⁸-10⁹ Вт/см². При таких плотностях энергетический спектр частиц лежит в интервале 20-3000 эВ, как показывают эксперименты, облучение германия такими частицами не приводит к разрушению уже сформированного n⁺-p перехода.
Для завершения формирования матрицы мезаструктур ЛПД на наружный р⁺Ge наносят через маску контакты. Таким образом, без дополнительных технологических стадий получают готовую матрицу ЛПД.
Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к технологии изготовления лавино-пролетных диодов. Целью изобретения является расширение частотного диапазона генерации и повышение КПД лавино-пролетных диодов. Это достигается тем, что в способе формируют методом лазерного напыления на металлической подложке двухслойную поликристаллическую структуру p-n перехода. Рекристаллизуют ее путем отжига при 400 - 500^oС, когда в поле упругих напряжений, возникающих вследствие различных коэффициентов расширения материала подложки и полупроводникового слоя, образуются монокристаллические блоки без нарушения структуры p-n перехода. Затем проводят легирование наружного слоя полупроводниковой пленки для образования структуры ЛПД. Наносят через маску омические контакты.