Способ изготовления полупровод-никовых приборов ha ochobe

1, .ТГМ,и. . Ь О и И-С АН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 3010,78 (21) 2678680/18-25с присоединением заявки Нов(51)М. Кл. Н 0121/324 Государственный номнтет СССР по делам нзобретеннй н отнрытн й(72) Авторы изобретения Ю.В.Рудь и Р.В. Масагутова Ордена Ленина Физико-технический институт им. А.ф. Иоффе(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ 2 пбеРИзобретение относится к технике получения и-р-переходов в кристаллах сложных полупроводниковых соединений и может быть использовано в технологии оптоэлектронных приборов.Как известно и-р-йереход является основой большинства полупроводниковых приборов и только после его создания новый полупроводниковый материал, обладающий ценными для применения свойствами, может найти широкое использование в народном хозяйстве. К числу таких материалов относится соединение 2 пбеР, которое обладает уникальными нелинейными свойствами. Однако до сих пор и-р-переходы на кристалле 2 пбеР еще не получены. Вместе с тем очевидно, что решение указанной проблемы позволит получить полупроводниковые приборы с новыми функциональными воэможностями.Известен способ управления электрическими свойствами соединения 2 пбеР р-типа проводимости, который заключается.в легировании вещества различными химическими элементами, не входящими в его .состав (примесями) 11,В известном способе примесный элемент вводят в расплав полупроводника и путем кристаллизации по методу Бриджмена получают легированный монокристалл. Примесные элементы из различных групп Периодической системы позволяет только, регулировать концентрацию свободных дырок в кристаллах2 п бе Р .Так, например, примеси извторой группы (ба, 2 п), приводят кполучению кристаллов с концентрациейдырок (1-9)10"6 см э при комнатнойтемпературе, примеси первой группы(Ац, Сц) не изменяют концентрациюдырок.Недостатком известного способауправления электрическими свойствамиявляется то, что он не позволяет получить п-р-переход.Известен также способ управленияэлектрическими свойствами кристаллов2 пбеР р-типа проводимости с помощьюих облучения высокоэнергетическимиэлектронами 21,В этом способе монокристаллический образец 2 пбеР р-типа толщинойй 1 мм облучают с двух сторон электронами с энергией 2 Мэй на ускорителеВан де Граафа пи 20 ОС и плотноститока к 1 мкА/смИзвестный способ позволяет компенсировать проводимость исходных образцов 2 пбеР п-типа проводимости. Так,например, после облучения монокристалла 2 пСеР р-типа проводимости с удельным сопротивлением 2,3 10 ьОмсм дозой Ф: 2 10 зл/см получают образец с удельным сопротивлением 2 10 Ом.см, не изменяя при этом типа проводимости исходного образца.Недостатком .этого способа является то что он не дает возможности создавать и-р-переход на кристаллах 2 оСеР р-типа. Известен способ изготовления полупроводниковых приборов на основе 2 пСеР, включающий отжиг пластин2 пСеР р-типа проводимости в парах фосфора ГЗ. 15Кристалл 2 пСеАе р-типа проводимости и навеску металлического мышьяка 0,4-0,5 г помещают в ампулу, которую откачивают и запаивают. Затем ампулу помещают в печь с двумя изотер ическими участками, один из которыхпределяет температуру кристалла, а другой - давление паров мышьяка. Для осуществления объемной конверсиир-типа проводимости в п-тип процесс дотжига пластин 2 т 51 Ая толщиной 1,0- 1,5 мм проводят в течение 350-400 ч при 850-9000 С и давлении паров мышьяка 2,5-4 атм. После завершения отжигапроводят закалку и получают однородные кристаллы 2 п 5 Аь п-типа провоЯдимости.Недостатком известного способа также является то что он не позволяет получить п-р-переход на кристаллах 2 вбеР р-типа. 35Целью изобретения является получение р-п-переходов.Указанная цель достигается тем, что отжиг проводят при давлении паров фосфора,0,3-0,.6 атм в присутствии 40 порошка 2 пСеР, вес которого в 1,5-3 раза больше веса пластины при температуре 870-900 оС в течение 5-17 ч,На фиг. 1 изображен граФик распределения температуры вдоль ампулы с кристаллом 2 пСеР р-типа 4 иа Фиг. 2 кривая зависимости концентрации носителей заряда в кристаллах 2 пбеРк от давления паров фосфора иа Фиг. 3 темновая вольт-амперная характеристика и-р-перехода на основе кристалла 2 пСеР при 300 К.Настоящий способ заключается в следующем.Монокристаллическую пластину 1 соединения 2 пСеР р-типа проводимости совместно с порошком 2 2 пСеР и фосфором 3 помещают в кварцевую ампулу 4. После этого ампулу вакуумируют, эапаивают и помещают в двухзонную печь, распределение температуры в ф которой представлено на фиг.1. Давление паров фосфора в ампуле задают температурой источника Т,а температу- .РУ отжита задают Ткристама Для исключения конденсации. фосфора на поверх- у ность пластины выполняют условие Ткристама ТистачиикаП р и м е р 1. Отжиг проводят при ТифООаС и давлении паров фосфора 0,б атм в течение 5 ч. Отношение веса порошка 2 пСеР к весуЯмонокристаллической пластины составляет 1,5. После проведения отжига по указанному режиму ампулу охлаждают до комнатной температуры. На фиг. 3 дана темновая вольт-амперная характеристика о-р-переходов на основе кристалла 2 пСеР 0 р-типа проводимости, из которой виден эффект выпрямления,П р и м е р 2, Отжиг проводят при ТкРда,а 870 оС и давлении паРов Фосфора 0,3 атм в течение 5 ч, Отношение веса порошка 2 пСеР к весу. монокристаллической пластины составляет 2,5. После проведения отжига по такому режиму ампулу с пластиной охлаждают до комнатной температуры. Вольт-амперная характеристика такая же, как и в примере 1.П р и м е р 3. Отжиг проводят при 880 оС и давлении паров фосфора 0,45 атм в течение 17 ч. Отношение веса порошка 2 пСеРк к весу монокристаллической пластины составляет 3. После проведения отжига по приведенному режиму ампулу с образцом охлаждали до комнатной температуры. Эффект выпрямления на этом образце такой же, как и в примере 1.Таким образом, настоящий способ позволяет создавать о-р-переход в кристалле 2 оСеР 2 р-типа проводимости, тогда как все известные способы управления электрическими свойствами кристалла 2 д 6 еР позволяли только изменять концентрацию свободных дырок или существлять конверсию типа проводимости во всем объеме отжигаемого кристалла. Следует также отметить, что решение проблемы получения п-рпереходов по предлагаемому способу открывает возможность создания нового класса полупроводниковых приборов.формула изобретенияСпособ из 1 отовления полупроводниковых приборов на основе 2 пбеР,включающий отжиг пластин 2 пСеР р-типапроводимости в парах фосфора, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюполучения и-р-переходов отжиг проводят при давлении паров фосфора 0,3 О,б атм в присутствии порошка 2 пСеР,вес которого в 1,5-3 раза большевеса пластины при 870-9000 С в течение .5-17 ч.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Григорьева В.С. и др. Подвижность и энергетический спектр дырокмонокристаллов рпСеР "Физика и723990 техника полупроводников, 1974, т.8, вып.8, с. 1582;1595.2, Брудный В.Н. и др. Компенсация проводимости фосфидов (АВдС) электронным облучением. Письма в журнал Рцг У м, 4 ф фв Ю ЯюРлрме лододдусрдра /эльч/ Бут Редакт орректо Мигуно уэнецов е 784енного комитета Сетений и открытий5, Раушская наб.,аэ 574 По СР ное/5 ная, 4 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. 38 Тираж ВНИИПИ Государс по делам иэо 113035, Иосква, Жтехнической физики. 1978, т.4, вып.1, с. 41-46.3. Авторское свидетельство СССР 9490388, кл. Н 017/00, 1974 (прототип).