close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 3059

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3059
(13)
C1
6
(51) H 01L 31/18
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МПМ-ФОТОДИОДА
(21) Номер заявки: 960378
(22) 1996.07.22
(46) 1999.12.30
(71) Заявитель: Минский научно-исследовательский
институт радиоматериалов (BY)
(72) Авторы: Юрченок
Л.Г.,
Закроева
Н.М.,
Агафонов В.М. (BY)
(73) Патентообладатель: Минский
научно-исследовательский институт радиоматериалов
(МНИИРМ) (BY)
(57)
Способ изготовления МПМ-фотодиода, включающий формирование напылением на полупроводниковую
подложку из арсенида галлия электродов, образующих барьер Шоттки с подложкой, отличающийся тем,
что перед формированием электродов на подложку наращивают n±эпитаксиальный слой с концентрацией
носителей 5•1017-5•1018см-3 и между ним и электродами фотолитографией и плазмохимическим травлением
создают зазор, который заполняют диэлектриком.
(56)
1. Optical and Qwantum Electronics, № 20 1998. P.P. 452-454.
2. IEEE Trans Electron Devices - 1990 vol 37. - № 9. - P.P. 1964-1968 (прототип).
BY 3059 C1
Фиг. 1
Изобретение относится к области оптоэлектроники, в частности к фотодиодам со структурой металлполупроводник-металл, и может быть использовано в качестве фоточувствительных компонентов оптоэлектронных интегральных схем (а именно фотодиода с усилителем), в световодных системах связи, сканерах,
пирометрах и др. системах.
Известен способ изготовления МПМ-фотодиода [1], в котором на полуизолирующей полупроводниковой
подложке GaAs формируют осаждением Ti\Au (Аl) электроды и выводы на основе барьеров Шоттки.
Недостатком данного способа является отсутствие пассивирующего покрытия, что приводит:
к низкой квантовой эффективности из-за высокой скорости поверхностной рекомбинации носителей заряда, вследствие захвата генерируемых излучением злектронно-дырочных пар ловушками фоточувствительной поверхности полупроводника между электродами;
высоким значениям темнового тока из-за значительного вклада поверхностной составляющей темнового
тока, обусловленной процессами генерации-рекомбинации на поверхности полупроводника.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления МПМфотодиода [2], в котором в слаболегированном слое п-типа GaAs с концентрацией менее 1015 см-3, выращенным эпитаксией из паровой фазы, на полуизолирующей полупроводниковой подложке GaAs, формируют
осаждением алюминия электроды на основе барьеров Шоттки.
Создание поверхностно-легированного слоя полупроводника позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации за счет отталкивания носителей заряда и предотвращения их захвата поверхностью.
Недостатком данного способа является следующее: вследствие того, что область пространственного за-
BY 3059 C1
ряда, образуемая барьером Шоттки, включает область дефектной границы раздела поверхностнолегированного слоя и объема полупроводниковой подложки, генерационно-рекомбинационная составляющая темнового тока имеет высокое значение.
Задачей изобретения является понижение уровня порога чувствительности, снижение темнового тока при
больших напряжениях смещения на электродах и увеличение быстродействия МПМ-фотодиода.
Эта задача достигается тем, что в МПМ-фотодиоде, включающем формирование напылением на полупроводниковую подложку из арсенида галлия электродов, образующих барьер Шоттки с подложкой, перед формированием электродов на подложку наращивают n+-эпитаксиальный слой с концентрацией носителей
5*1017 - 5*1018 см-3 и между ним и электродами фотолитографией и плазмохимическим травлением создают
зазор, который заполняют диэлектриком. Металлические выводы от электродов с барьером Шоттки расположены на диэлектрическом покрытии.
По сравнению с прототипом [2] предлагаемый способ имеет следующие отличия:
между поверхностно-легированным слоем и металлическими электродами образован воздушный зазор,
заполненный диэлектриком, благодаря чему удаётся снизить уровень порога чувствительности и снизить
значение темнового тока при больших напряжениях смещения на электроде;
металлические выводы от электродов с барьером Шоттки расположены на диэлектрическом покрытии, за
счёт чего уменьшается паразитная ёмкость МПМ-фотодиода и увеличивается быстродействие фотодиода, определяемое постоянной времени RC-цепи.
На фигурах 1-10 представлена последовательность технологических операций изготовления МПМфотодиода. При изготовлении фотодиода на полуизолирующей подложке GaAs выращивался при Т=640 °С
MOS-гидридным методом с сильнолегированным эпитаксиальным слоем n+-типа, на котором формируется диэлектрическое покрытие. На поверхность диэлектрика наносится слой фоторезиста и с помощью фотолитографии и плазмохимического травления SiO2 вскрываются окна в диэлектрике, химическим способом
стравливается n+-слой GaAs и подтравливается GaAs подложка, затем формируются электроды напылением
Me и последующим удалением фоторезистивной маски, после чего делается процесс фотолитографии и проводится последовательно плазмохимическое травление диэлектрика и сильнолегированного эпитаксиального слоя
GaAs до полуизолирующей подложки GaAs, далее формируются металлические выводы к электродам на основе
барьеров Шоттки с помощью напыления Me и последующей фотолитографии и в завершение проводится
пассивация поверхности структуры МПМ-фотодиода.
На фиг. 1 представлена структура после наращивания эпитаксиального слоя n+-типа.
На фиг. 2 представлена структура после нанесения и плазмохимического травления окон в диэлектрике.
На фиг. 3 представлена структура после химического травления n+-слоя GaAs и химического подтравливания подложки GaAs.
На фиг. 4 представлена структура после напыления Me.
На фиг. 5 представлена структура после формирования электродов с помощью удаления фоторезиста.
На фиг. 6 представлена структура после фотолитографии под зазор между электродами и n+-слоем.
На фиг. 7 представлена структура после плазмохимического травления диэлектрика и n+-слоя GaAs.
На фиг. 8 представлена структура после удаления (ПХТ) фоторезиста.
На фиг. 9 представлена структура после напыления Me и фотолитографии под металлические выводы.
На фиг. 10 представлена структура после пассивации поверхности.
В качестве диэлектрика может использоваться низкотемпературный окисел, плазмохимический окисел и
нитрид кремния с SiO2 толщиной 0,2-0,45 мкм.
Электроды на основе барьера Шоттки могут формироваться напылением Al, Nb-Au, Ti-Au, Mo-Au, Ti-WAu и W-Au.
В качестве плёнки под взрыв можно использовать фоторезист ЭЛП-9, ЭЛП-9-051Ш.
Выводы к электродам на основе барьера Шоттки могут формироваться напылением Al, Ti/Au и др.
Пассивирующим покрытием могут служить слои SiO2, полученные методами низкотемпературного осаждения, или слои Аl2O3, нанесённые методом вакуумного напыления, толщиной от 0,12-0,3 мкм. В качестве
полупроводникового материала могут использоваться эпитаксиальные структуры n+-n-nб-ni GaAs типа САГ2БК, САГМК.
Пример конкретного осуществления способа.
На полуизолирующей подложке GaAs MOS-гибридным методом при Т=640 °С, t=3,5 мин выращивали
сильнолегированный n+-слой толщиной 0,12 мкм. Обезжиривание поверхности пластины проводим перед
нанесением плазмохимического окисла (ПХО) по следующей схеме: кипячение в диметилформамиде в течение 6 минут, кипячение в изопропиловом спирте в течение 6 мин. и выдержка в парах ИПС в течение 3 минут.
Методом плазмохимического осаждения в среде моносилана и кислорода при Т=250 °С в течение 60 минут выращивали подзатворный диэлектрик толщиной 0,3 мкм (фиг. 1).
На диэлектрик наносили фоторезист ЭЛП-9-051Ш и после проведения процесса фотолитографии и вскрытия окон в фоторезисте проводили плазмохимическое травление (ПХТ) в реакционной среде хладона 14(CF4) и
кислорода (O2) в течение 4,5 мин. Далее методом химического травления в перикисно - амиачном растворе
состава H2O2:NH4OH:H2O=0,35:1:49 подтравливали поверхность GaAs на глубину порядка 0,1 мкм, после че2
BY 3059 C1
го методом вакуумного напыления наносили слой Ti-Au толщиной 0,5 мкм в течение 150 сек и проводили
удаление фоторезиста в диметилформамиде.
Для создания зазора между электродами на основе барьера Шоттки и n+-слоем проводили фотолитографию, используя позитивный фоторезист ЭЛП-9 и плазмохимическое травление высоколегированного n+-слоя
GaAs в реакционной среде хладона 12(CF2Cl2) при расходе 2,5 л\ч на установке УТП ПДЭ-125-009 при рабочем
давлении 0,2 Па и мощности 190 Вт в течение 25 с. Затем проводили плазмохимическое удаление фоторезиста в
среде кислорода в течение 10 минут.
Выводы электродов формировали методом взрывной фотолитографии, используя фоторезист ЭЛП-9051Ш, с последующим нанесением Ti-Au толщиной 0,8 мкм методом вакуумного напыления и удалением
фоторезиста ЭЛП-9.
Поверхность сформированной МПМ-структуры пассивировали плазмохимическим окислом толщиной
0,2 мкм в среде моносилана и кислорода при Т=190 °С в течении 50 минут.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет следующие преимущества: благодаря тому, что
в структуре МПМ-фотодетектора между поверхностно-легированным слоем и металлическими электродами
образован воздушный зазор, запассивированный слоем SiO2, удаётся снизить уровень порога чувствительности и снизить значение темнового тока при больших напряжениях смещения на электроде.
Благодаря тому, что металлические выводы от электродов с барьером Шоттки расположены на диэлектрике, уменьшается паразитная ёмкость МПМ-фотодиода и увеличивается быстродействие фотодиода, определяемое постоянной времени RC-цепи.
Фиг. 5
Фиг. 8
Фиг. 2
Фиг. 6
Фиг. 3
Фиг. 9
Фиг. 7
Фиг. 4
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Фиг. 10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
338 Кб
Теги
3059, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа