Способ изготовления полупроводниковых -структур

юз Соеетских иалпстическихРеспублик ЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬ СТВУ(22) Заявлено 14.12,71 (21 729,26-2 с присоединением зая3) Приоритет сударстеениык комитет м изобретенийоткрытий ДК 621,382,002. Бюллетень32 5) Дата опубликоваш писания 30.08.82(72) Автор изобретени В нецкии 1) Заявитель титут физики АН Украинской СС(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ Р-п-СТРУКТУРосцоваццыц ца раполупроводников, руктуры с числом тец цлц большс ца Изобретение относится к радиационной технологии изготовления полупроводниковых структур, содержащих р-п-переходы.Известны способы изготовления полупроводниковых р-п-структур, позволяющие создавать инверсионный слой на полупроводниковых кристаллах при обработке этих кристаллов каким-либо видом ядерного излучения (радиационное легирование),Известно также поглощение электронов и гамма-лучей, приводящее к п-р-коцверсии германия и кремния. В отношении германия это объясняется тем, что образуюциеся при облучении вакансии, подвижные при температуре облучения, образуют с атомами донора электрически неактивные комплексы. При значительном уменьшении концентрации свободных доноров проводимость образца определяется акцепторами, частично компенсировавшими и-проводимость в исходном образце до облучения.В отношении кремния р-и-проводимость облученных образцов определяется акцепторными уровнями дивакансии. Конверсия возможна и при действии нейтронов или протонов. Доза облучения, при которой происходит п-р-конверсия, зависит от концентрации доноров. При обычной интенсивности гамма-источника СО" - 10 Р/с за время порядка нескольких часов образуется - 10" дефектов. Для электронов мэвцых эцерпш эта величина возрастает примерно на трц порядка, прп действии реакторного излучения плц его компонентов - еще больше,Однако указанные способы це позволяют получать многослойные р-гг-структуры, црпменецпс которых в полупроводниковой электронике все расширяется ц для изготовления которых используется сложная плацарцая технологя.Цель изобретецця - получить чередующиеся р- и гг-слон с числом слосв на 1 см, большим единицы, и упростить техцологшо.Для этого в качестве исходного образца используют полупроводниковый кристалл с пространственно-цеодцородць 1 м, например периодическим, распределеццем допорных цлц акцспторнь; примесей вдоль некоторой осц ц дозу облучения устанавливают такой, чтобы концентрация компенсирующих радиационных дефектов лежала между максимальным и минимальным значениями концентрации неоднородно распределенной примеси.Предлагаемый способ,диациоцном легированципозволяет создавать стр-и слоев от одного до соФ о р мул а изобретения 40 45 50 55 Корректор Е, Михеева Техред А, Качыин 1 иова Редактор М, Кузнецова Заказ 1180/16 Заказ 208 Тираж 758 Поди:5 соеНПО 1 оиск Государственного комитета СССР но делам изобретений и открыгии113035, Москва, )К, Раушс ая паб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 1 см длины при различных значениях параметров структуры. Прц этом сохраняются преимущества радиационного легирования: простота выполнения и возможность плавного изменения параметров переходов.Способ заключается в следующем.Исходным является образец полупроводника, легированный донорами (либо акцепторами), распределенными неоднородно (например, периодически) вдоль некоторой оси Х образца. Кристалл облучается высокоэнсргстцчсскими квантами (Х, у-сучи), либо электронами высоких энергий; возможно также облучение протонами, нейтронами и другими видами ядерного излучения с энергией, достаточной для образования в образце радиационных дефектов.Вид и энергию радиации и условия облучения (температуру) выбирают таким образом, чтобы образующиеся в результате облучения радиационпые дефекты представляли собой электрически активпыс центры, противоположные по сравнению с легирующей примесью, - доноры в образцах р-типа или акцепторы в и-типе. Доза облучения должна быть такой, чтобы концентрация введенных радиацией доноров в р-(акцепторов в п-) образце оказалась между минимумом и максимумом концентрации легирующей неоднородно распределенной примеси. Температура облучения должна обеспечивать устойчивость и неподвижность дефектов.В результате облучения участки исходного кристалла, на которых концентрация легирующей примеси меньше введенной концентрации радиационных дефектов, конвертируют; на остальных участках знак проводимости после облучения остается прежним. Образуется многослойная р-ггструктура, параметры которой определяотся пространственным распределением легирующей примеси в исходном образце, лозой радиации и условиями облучения.Периодическое распределение легирующей примеси образуется в процессе изготовления многих полупроводников (1 де, 51, Ста, Аз и др.) при обычно применяемых промышленных способах изготовления. Период распределения меняется обычно в пределах 10 -- 10 -см. Он определяется технологическими условиями и может изменяться да 5 ке в пределах одного образца. Существующая технология позволяет изменять величину периода в более широких пределах, чем указанные, а также в определенной степени варьировать пространственное распределение примеси по образцу,г 1 О 15 "0 о 30 35 Обы гное разлц гце копцецтрацци лсгнру 1 Ощсй примсси 11 Ооласт 51 х максп 11 гъя и з 1 П- пимумя копцептряшцп в 2 - :.3 разя, поэгсму интервал лоз, в котором образуется р-п. структура, Гесьмя И 1 ирок. О;1 яко;1 л 51 получения резких переходов необходима весьма топкая дозировка радиации, которая должна созлать концентрацию дефектов, незначительно превышаощ 5 ю концентрацию легирующей прцмеси в области ее .ипимума цли незначительно х сньшую коп;с 11 траццю лсгирующ й примеси и 0 бластц сс максимума. Полу 11 стое различие в концентрации доноров и якцсцторов зявгпсит От степени .1 СГировяпи 51 цсхОлпОГО Ооразца и может составлять несколько порядков. Температура Обл 1 спп 51 з 10; ест 01 ить, кяк Обь 1 пО, близкой к комнатнойзкст Оыть рея 1130 вап н прп ппзкцх, нягример азотных, температурах) . Образу 0 П 1 цеся дефекты устойчивы ц цсполвцжны ло температур -400 К, довольно высоких лля кремния. Поэтому обрязуюшисс 5 гри облучении мцогослойпыс р-г 1-стрт ктуры устойчцвь 1;1 о темцсрятур цс мспсс 400 К.Отдельные р-гг-с:оц могут быть выполнены либо олипаковь:мц, либо различающимися хС 5 кду собой. В первоз 1 случае ВОЗППКЯЕТ ДОПО,1 ПЦТСЛЬЯЯ ПЕООХОЛИХОСТЬ обеспечить равномерное поглощепцс радиации по объему образца. Для ооразцов толщиной10 -- 1 см равномерность поглощения обеспечивается при поглощении 17-лучей (например Со"), электронов с энер гней ) 1 Мэв. Квазир а в помер но погл ощаются компоненты реакторного излуче пия,Способ цзготовле 11 ия полупроволпцковых р - -п-структур, при которо. инверсия проволимостц осуп 1 сствляется облуче 1 Псм криста 1,ля ОЛпим из видов 51 ЛсрнОГО изл 1"1 ее 1 и 51, отличающийся тем, что, с целью получения чередующихся р- и г-слоев с числом слоев на 1 см, большим единицы, и упрощения технологии, в качестве исходного образца используют полупроводниковый кристалл с пространствешо-неоднородны:,:, например периодическим, распределением допорцых плп акцспторпых цр;месей вдоль некоторой оси и лозу облучения устанавливают такой, чтобы концентрация компенсирующих радиационных дефектов лежала между максимальным и гИнимальным зпа 1 епиями концентрации нсоднороЛ- но распредслсшой примеси.