Способ получения полупроводниковых приборов на основе соединений типа а в

(45) Дата опубликования 2) Авторы изобретения Б. С, Лисенкер, И. Е. Марончук и Ю. Е. Марончук ители Институт физики полупроводников Сибирского отделения АН СССР и Новосибирский государственный университет(71) 3 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИИ ТИПА Аш - В Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к способам защиты полупроводникавых приборов с р- -и-переходами и может быть использовано,в электронной технике при изготовлении высоковольтных приборов с планарными р - и-переходами: диодов, транзисторов, тирпсторов и др. приборов, получаемых на ос. нове полупроводниковых соединений типа А нг Вг Известен метод защиты высоковольтных полупроводниковых приборов на планарных р - и-переходах, основанный на создании охранных колец, препятствующих утечке заряда по поверхности 11.Наиболее близким к изобретению является способ получения полупроводниковых приборов на основе соединений типа Агн - В г, включающий создание планарных р - и-переходов путем диффузии и их защиту 121.Указанные способы защиты обладают рядом недостатков: охранное кольцо занимает значительную, площадь на кристалле, чем снижает эффективность использования материала и усложняет топографию прибора; на охранное кольцо необходимо подавать напряжение, что касается диэлектрических покрытий, то в случае кремния, слой 510; обеспечивает высокое качество защиты, но для других полупроводниковых материалов, нанрнмер соединенийАш - В, получение высококачественнойграницы раздела диэлектрик - полулроводник представляет большие трудности,В связи с этим известные методы не обеспечивают достаточную стабильность характеристик приборов, изготовляемых из полупроводниковых соединений; при малых линейных размерах планарных р - и-переходов наблюдается значительное понижениепробивного напряжения приборов, вызванное увеличением угла выхода р - и на поверхность,В связи с этим известные методы не позволяют достигать высокой плотности планарных р - и-переходов при сохранении высокого прооивного напряжения,Бель изобретения - улучшение пара 20 метров приборов и упрощение их топографии.Это достигается тем, что вначале наращпвают непрврывный ряд твердых растворов с шириной запрещенной зоны, возрас 25 тающей к поверхности с градиентом10 - 104 Вгслг, а затем создают р - и-переход, на глубине, превышающей толщинуслоя твердого раствора.Встроенные электрические поля препятзо ст;вуют движению неосновных носителей40 45 50 55 заряда к поверхности полупроводнигка ык в р- и п-частях перехода и локализгуют их в областях р - п-перехода, располокенньгх гв глубине полупроводника. Этим практически исключается пове 11 хнэст,ый ток утечки, повышается пробивное напрякенивр - п-перехода.Встроенные электри 1 еские поля изолируют внутренний р - и-переход и повышают стабильность его характеристик при изменении внешних условий.В отличие от известных способов защиты здесь не требуется создание дополнительцых охранных металлизированных колец, чем упрощается топография прибогров. При изготовлени полупрсеоднпковых прпооров с малыми размерами планарных р - п-переходов (менее 5 - 1 лгклг) их. элекг,рофизические характеристики лучптаготся, если с начала на поверхности полупроводника формируют непрерывный ряд твер,-дых растворов с шириной запрещенной зогны, возрастающей к поверхностги с градиентом 10" - 10 В/с 11, а затем образуют пла: нарный р - и-переход, например, путем ,диффузии примеси в структуру.В этом случае существенно уыеньшаетгся кривизна р - и-перехода и уменьшается угол выхода р - и-перехода на поверхность.В овязи с этим возрастает пробивное .нап 1)5 жение. Уменг,цгение кривизны р - п-перехода и угла выхода его ца паверхность вызвано особенностями диффузии примеси в такой структуре. Коэффициент диффузии примеси резко, возрастает с увеличением ширины запрещенной зоны в полупроводниковом твердом растворе. Встроенное электрическое поле, направленное к поверхности, также уменьшает диффузию примеси в полулроводциковуго структуру. В связи с этим возникает значительная тангенциальная составлягошая диффузии, направленная по поверхности, а это приводит к уме:гьшению кривизны и угла выхода р - п-перехода на поверхность.На подложке СгаАз методом жидкостной эпитаксии из ограниченного двумя подложками ооьема раствора - расплава А 1 - Сга - Аз выращивают эпитаксиальный слой твердого раствора А 1,.Сгаг .,Аз. При зазоре мекду подложками - 1 лгя градиент изменения ширины запрещенной зоны составляет 10 Вгсл. Далее наращиваюг эгпитаисиальцый слой п-типа г.гаАз, толгци,ной 0,4 - 0,5 1 г,гг. Подложку СгаАз растворяют в Сга прп 900 С. Эпнтаксиальный слой 5 .10 15 :20 25 за 35 и - СгаАз с слоем твердого раствора и - А,айаг Аз, состав которого резко изменяется, вблизи поверхности структуры, используют для изготовления ,планарного р - п-перехода. Диффузию примеси цинка осуществляют с использованием маски на основе слоя 81 зХ 4. Через тонкий слой ЯО, (толщина слоя ЯО., - 1000 А, толщина маски 51 зХ - 2000 А.На чертеже приведена схема получаемого планарного р - п-,перехода,Схема содержит 1 - и - СгаАз; 2 - твердый раствор А 1, - 6 а;, Аз с х, возрастающим к поверхности от 0 до 0,35, омические контакты 3 к р- и п-областям р - п-перехода, р-область 4,Здесь Е Ег, Е, - соответственно энергии дна зоны проводимости, уровня Ферми и потолка валентной зоны.Встроенное электрическое поле, образованное за счет изменения ширины запрещенной зоны в слое твердого раствора А 1 айаг,Аз с х, возрастающим к поверхности, уводит вглубь полупроводника неосновные носители как в р- так и в п-области р - и-перехода. А это приводит к уменьшению токов утечки по поверхности и к увеличенгно обратного пробивного напряжения.Полученные р - и-структуры обладают пробивным напряжением выше 400 В и малым током утечки. Электрические характеристики перехода не изменяются со временем и практически не зависят от ьнешних условий: состава газовой среды, влажности. Формула изобретения Способ получения полупроводниковых приборав на ос:гаве соединений типа Лц - В, включающий создание планарных р - п-,переходов путем диффузии и их защиту, отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров приборов и упрощения их топографии, вначале наращивают непрерывный ряд твердых растворов с шириной запрещенной зоны, возрастаюгцей к поверхности с градиентом 10 104 В/см, а затем создагот р - и-переход на глубине, превышающей толщину слоя твердого раствора. Источники информации, прицятыс во внимание при экспертизе;1. Патент США М 3860460, кл, 148 - 176, Н 01 1., 744, опублик. 1975.2. С. М. Зи Физика полупроводниковых приборов, Энергия, М., 1973, с, 444 в 4.599659 Ес Составитель Н. ХлебниковРедактор Т. Колодцева Техред Н. Строганова Корректор С. фа ип. Харьк, фил. пред. Па аказ 672/908 НПО Госуда Изд.441 венного комитета СС 113035, Москва, ЖГл Е;,Ес Рл Тираж 922 по делам изобретений ушская наб., д. 4/5