Способ обработки поверхностно-барьерных структур на основе соединений

. СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЗС 59 Н 01 Ь 21/263 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ИТЕТ СССР Й И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ У Н АВТОРСКОМ структурыции леги ной концентрасей 10 ф1 Фсм при исх ующих прим(72) О.Ю.Борковская, Н.Л,Дмитрук,Р.В.Конакова, В.Г.Литовченкои .Шаховцов7 Ц Институт физики АН Украинской ССР и Институт полупроводниковАН Украинской ССР(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕНЬЩ СТРУКТУР НА ОСНОВЕСОЕДИНЕНИЙ Аф, В Ц включающий йане.ЯО 21378 сение на поверхность структуры .металлического покрытия и последующую обработку, стимулирующую геттерирование границей раздела металл-проводник рекомбинационных центров из объема структуры, о т - л и ч .а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения времени жизни неосновных носителей тока при одновременном сохранении исходной концентрации и профиля распределения легирукщей примеси, геттерирование стимулируют облучением структуры у квантами Со 60 дозой 310%- 3 104 К/кг или электронами с энергией 1-4 Иэв дозой 5 10 ф 1 5 10 Чж 2 при интен сивностях, не вызывающих нагреваИзобретение относится к ббластй полупроводникового приборостроения и может быть использовано для увеличения времени жизни неосновных носителей тока,в поверхностно-барьер. ных структурах, а также может быть 5 применено к готович .приборам на их основе для улучшения их электрических характеристик,определяеььх време- нем жизни неосновных носителей тока.Известен способ геттерирования 10 рекомбинационных центров посредством термообработки готовых приборов, содержащих р -п-переходы, после введения в неактивную область прибора центров, создающих механические напряжения, для вытягивания прнмесных атомов, являющихся центрами рекомбинаций, из рабочей области прибора, Таким источником механических напряжений может служить примесь в концентрации, достигающей предела растворимости 1Недостатком данного способа является наличие высокотемпературной обработки, которая сказывается на положении границы эпвтаксиальный слой - подложка.Известен способ обработки поверхностно-барьерных структур на основе соединений Ае В включающий нанесение на поверхность структуры метал лического покрытия и последующую обработку, стимулирующую геттерирование границей раздела металл-полу-, проводник рекомбинационных центров иэ объема структуры 2 1, 35В данном способе для увеличения времени жизни неосновных носителей тока в 8 предлагают прогревать 8 с нанесеннжл слоем Н .при температуре выше 750 С (при 780 С 40 более 3 ч, а при 1100 фС 1 мин.). ,В ОаАя дляудаления из объема полупроводника меди, являющейся эффективным .центром рекомбинации, предлагают использовать Ое, при температуре выше 600 фС,причем Оа является примерно в 20 раз более эффективным геттером, чем КСБ.. Данныйспособ содержит в качестве необходимого момента высокотемпературные прогревы структуры, которые в ряде случаев оказываются неприемлемыми. Вследствие достаточно высокой температуры обработки может существенно изменяться положение металлургической границы эпитак сиальный слой - подложка (размытые границы п-пф- структуры, изменение профиля распределения примеси и т.д. ), что приводит к большому разбросу генерационно-рекомбйнационных 60 параметров материала (времени жизни и длины диффузии носителей тока, а также их профилей ). Поэтому такой способ не годится для эпнтаксиальных структур, предназначенных для 65 изготовления, таких приборов, как.лавинный фотодиод, диод Ганна и др. и тем более не может быть применен к готовым приборам, поскольку высокотемпературный прогрев приводит к деградации их параметров. Кроме того, высокотемпературный прогрев таких легко разлагающихся соединений как ОаАа И ОаР, может приводить к нарушению стехиометрии и,к образованию термодефектов, которые могут сами служить, центрами рекомбинации. Поэтому он требует защиты поверхности материала соответствующим покрытием ( например, окисью алюминия,нитридом кремния и др.), либо прогревдолжен осуществляться в газе, насыщенном парами расплавленного полупро- водника, т.е. требуется усложнение условий для осуществления этого способа для соединений типа АфВ"-.Целью изобретения является увеличение времени жизни неосновных носителей тока при одновременном сохранении исходной концентрации и профиля распределения легирующей примеси.Указанная цель достигается тем, что в способе обработки поверхностно-барьерных структур на основе соединений Аф, В%, включающем нанесение на поверхность структуры металлического покрытия и последующую обработку, стимулирующую геттерирование границей раздела металл-полу-проводник, рекомбинационных центров йз объема структуры, геттерирование стимулируют облучением структуры -квантами Со 60 дозой Зф 10- 3 10 К/кг или электронами с энергией 1-4 ИЭВ, дозой 5 10 510"см при,интенсизностях, не вызывающих нагрева струй- туры при исходной .концентрации примеси 10 "ф - 5106 см,э.Улучшение рекомбинационных параметров эпитаксиального слон происходит вследствие радиационно-стимулированного геттерирования глубоких рекомбинационных центров (определяющих время жизни неосновных носителей тока )дефектами эпитаксиальной структуры, соаредоточенныки у границы раздела эпитаксиальный слой - металлиэирования; поверхность и выступающими в роли активных стоков и центров аннигиляции объемных дефек" тов.( Дефекты границы раздела эпитаксиальный слой - подложка также могут выступать в качестве центров геттерирования. Их роль более существенна в случае, тонких эпитаксиальных слоев ). Центрами аннигкляции могут быть либо дислокации, либо атомы барьерного металла, либо специально вводимые дефекты. Их концентрации, зависящие от технологических условий металлизации, определяет эффективность геттерирования. Как показалиисследования, зависимость временижизни неосновных носителей токавблизи.металлизированной поверхности эпитаксиального слоя на.глубине от 01 до нескольких мкм от дозы,облучения имеет вид кривой с макси-.мумом фиг. 1), т,е. в,укаэанномвыае интервале доз преобладает процесс геттерирования рекомбинационныхцентров иэ объема, а при дозах больше, 10 К/кг р - облучения и 10 фсм -электронного облучейия, - процесссоздания новых центров рекомбинации,в объеме полупроводника. Следуетотметить, что в объеме полупроводника или приборах с Р -п-переходом,не имеющих достаточной концентрациицентров геттерирования, при указан=.5 ных дозах облучения преобладает эффеквведения радиацйонншв.,дефектов. Поэтому облучение .-квантами, быстрыми электронами и др. обычно используется для уменьшения времени аизни 10 неосновных носителей тока.- П р и м е р: Параметры эпитаксиальной структуры п-п+-ОаАв до ипосле облучения.н11 НХ 1хо1 И 111 1 1, . 1 1 1 1 1а 1б 1 М 1 1 З 11 Ж 1 1 Х Хъ ИМ ИмО О О а О М ЪСоставитель Т.Взнуздаева:Редактор О.филиппова . Техред В.Далекорей Корректор О,Билак Заказ 6461/2 Тираж 703 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 В таблице приведены результаты измерения времени жизни (Тр) неос новных носителей тока, а также кон- центрации свободных носителей тока, равной концентрации ионизированной примеси (Ий-ма) в поверхностно- барьерных структурах на основе эпитаксиального ОаАа п-п+-типа, на которые наносился контактный металл, образующий барьер на границе с полупроводником (диод шоттки ), до и после облучения электронами с энергией 1-4 МэВ или у-. квантами Соф.бо 1 Ба-Иа определялось из высокочастотной вольт-фарадной характеристики изготовленного таким образом поверхйостно-барьерного диода, вычислялось по формуле Тр= Ьр /Э при 3 = 5.см 2/о, а длина диффузии не- основных носителей тока (ЬР) определялась по величине отсечки на оси,абсцисс фототока короткого замыкания диода от его обратной.емкости. Как видно из таблицы, выбором соответствующей дозы облучения-квантами или быстрыми элект.- ронами можно получить увеличение Гр на порядок величины в слое толщиной в несколько, микрометров над поверхностью, покрытой металлом ( тот слой является активной областью приборов поверхностно-барьерного типа . Из чертежа видно,чту при дозах у облучения меньше 3 10 К/кг эффект увеличения СР, пренебрежимо мал, а при дозах больше 3 10 К/кг Р уже уменьшается по сравнению с исходной величиной, т;е. преобладающим становится процесс создания новых рекомбинационных центров. Аналогичны предельные дозы облучения быстрьайи элен тронами: 5 10 и. 5 .10%м . Из табл цы видно также, что при геттериро- вании, стимулируемом облучением, концентрация ионизированных примесей Ий-На изменяется не более, чем на 10-20, в то время как прогревы,. ,требуемые для геттерирования реком бинационно-активных примесей изобъема полупроводника, приводят кизменению Ий-Иа на порядок величиныили даже на несколько порядков, одновременно изменяется профиль распределения легирующей примеси, сдвигается граница пленка-подложка.и т.д. Кроме того, отжиги приводятк возникновению большой концентрации дефектов донорного и,акцепторного типа, которые, являясь центрами рассеяния, не существенно влияют наконцентрацию свободных носителей тока Нй-На, но приводят к уменьшению их подвижности и сами могут служить центрами рекомбинации. Установлено, что если облучению подвергаются готовые диоды поверхностнобарьерного тина на основе соединений АЙВУ, облучение указанными доза"ми приводит к небольшому увеличению 20 напряжения лавинного пробоя, в тоже время обратный ток диода уменьшается. Последнее является следствием того же процесса радиационностимулированного геттерированиягенерационно-рекомбинационных центров в эпитаксиальном слое.Использование предлагаемого способа увеличения времени жизни неосновных носителей тока в поверхност но-барьерных структурах на основесоединений А-. В обеспечивает посравнению с известными способами,включающими термообработки (отжиги), воэможность увеличения времени жизни неосновных носителей тока в эпитаксиальном слое П-типа без существенного изменения в нем концентрации свободных носителей тока и ее толщинного распределения, возможность применения к легко разлагающимися соединениям типа А В, возможность. применения к готовым приборам типа поверхностно-барьерных диодов и др. для улучшения их электрических ха- рактеристик, определяемых временем жизни неосновных носителей тока.