Способ изготовления поверхностно-барьерного фотоприемника

 

Использование: изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов. Сущность: перед нанесением светопроницаемого слоя благородного металла проводят активацию поверхности пластины GaP путем погружения в водный раствор сульфидосодержащего соединения в течение времени t /WjgTexpCEf/kT) {(СРУ1/2 (з 3/2 - (СР)1/2), где А - V2 я пл/а2 а ехр (-Д G + & Ув/кТ), Ef - уровень Ферми полупроводника. аВ, а - ионный радиус серы, см, акоэффициент прилипания серы; m - масса атома серы, г; AG - теплота образования серосодержанйя на поверхности GaP, аВ/ат; е У в - высота поверхностного потенциального барьера необработанной пластины GaP, аВ; Ср - концентрация раствора, см . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 01 (31/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (IOCIlATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (2 ) 5017336/25 (2 ) 09.12.91 (4 ) 30.08.93, Бюл. М 32 (7 ) Межотраслевое научно-производственноее объединение "Экология" (72) В.Н.Бессолов, M.В.Лебедев, Т.В.Львова и .-.6,Новиков (7 ) Межотраслевое научно-производственное объединение "Экология" (5р) Авторское свидетельство СССР

М 392845, кл. Н 01 1 21/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 582710, кл. Н 011 21/02, 1981. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНОГО ФОТОПРИЕМНИКА (57) Использование: изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть

Изобретение относится к области полупроводниковой технологии и может быть использовано для изготовления фотоприемников. регистрирующих видимое и ультрафиолетовое излучение.

Задачей предлагаемого технического решения является создание поверхностнобарьерного фотоприемника с высокой коротковолновой чувствительностью, малыми токами утечки, за счет увеличения высоты потенциального барьера металл-полупроводник.

Указанная задача решается в способе изготовления поверхностно-барьерного фотоприемника, заключающемся в активации поверхности пластины из GaP и последующего нанесения светопроницаемого слоя благородного металла. Новым является то, что упомянутую активацию осуществляют

» . Ж 1838847 АЗ использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, Сущность: перед нанесением светопроницаемого слоя благородного металла проводят активацию поверхности пластины ОаР путем погружения в водный раствор сульфидосодержащего соединения в течение времени

1 АМКТ. ехР(Е /3сТ)((Cp) (а -(Ср) )) ", где д- «/2дщ/а2а ехр(л G+É«в/«T), Š— уровень Ферми полупроводника, аВ, а — ионный радиус серы, см, а — коэффициент прилипания серы; m — масса атома серы, г; hG — теплота образования серосодержания на поверхности GaP, аВ/ат; e Y в — высота поверхностного потенциального барьера необработанной пластины GaP, aB; Ср— концентрация раствора, см . 1 ил, путем погружения пластины в водный раствор сульфидосодержащего соединения в

- течение времени

t w -,/-= — ехр (— )((Ср) (а - (Ср) )), А EF 1/г -з/г 1/2 1

ККТ КТ где д «2дm,„„ «+еЯЪ 1.

А= ехр

EF — уровень Ферми полупроводника, эВ, а — ионный радиус серы, см; а — коэффициент прилипания серы;

m — масса атома серы, г;

hG — теплота образования серосодержащего соединения на поверхности GaP, эВ/ат; е Ъ вЂ” высота поверхностного потенциального барьера необработанной пластинки GaP, эВ, 1838847

Cp — концентрация раствора, см

Покажем существенность признаков.

Активирование поверхности 6аР путем погружения пластины в раствор сульфидосодержащего соединения необходимо для того, чтобы во-первых, удалить собственный окисный слой íà GaP (это обеспечит хорошую адгвэию металла к полупроводнику), во-вторых, образовать на поверхности GaP серосодержащее химическое соединение—

Ga2$3 (это обеспечит существенное повышение потенциального барьера металл— фосфид галлия). Повышение барьера, в свою очередь приводит к уменьшению выброса

"горячих" фотоэлектронов из полупроводника в металл и уменьшению токов утечки через поверхностно-барьерную структуру.

Условие по времени т уехр (— )((Ср) (а i2-(Cp) )) 1, необходимо для того, чтобы осуществить образование, по крайней мере моноатомного слоя сульфидосодержащего соединения, Нами экспериментально и расчетным путем было установлено, что время образования слоя зависит от уровня легирования ОаР, от температуры раствора (чем выше температура. тем меньше требуется времени для образования моноатомного слоя) и от концентрации ионов серы в растворе(чем выше концентрация, тем меньше время; концентрация серы, естественно. ограничена с одной стороны, растворимостью сульфидов в воде, а с другой стороны, она должна быть такова, чтобы образование слоя происходило из достаточного (для моноатомного слоя) количества серы у поверхности GaP). В качестве серосодержащих соединений могут быть использованы водные растворы сульфидов натрия (Иаг$:9Н20, йаг$:6Н20), калия (KzS:5HzO) и т.д.

Покажем, что предполагаемое изобретение не следует явным образом из уровня техники.

Известен прием нанесения на поверхность СаАа слоя сульфидосодержащего соединения из водного раствора йаг$:9Hg0 с последующим центрофугированием для равномерного распределения слоя по поверхности полупроводниковой пластины.

Указанный прием приводит к уменьшению скорости поверхностной рекомбинации в процессе изготовления транзисторов на основебаАз(пат.США 4751200 М кл Н01 31/302, В предлагаемом решении пластинку

GaP погружают в раствор сульфидосодержащего соединения и выдерживают в указанном растворе строго определенное время, т.к. только в этом случае увеличива10

30 ется высота барьера металл-полупроводник, Как было установлено авторами, выведенная зависимость времени погружения позволяет установить взаимосвязь между уровнем легирования.фосфида галлия, концентрацией ионов серы в растворе и температурой обработки.

Сущность изобретения поясняется чертежем, где изображены спектры квантовой эффективности поверхностно-барьерных фотоприемников Аи-GaP: а — фотоприемник-прототип, б — фотоприемник, полученный с помощью заявляемого способа.

Пример. В исходном состоянии по . ложка фосфида галлия и-типа проводимости с концентрацией электронов 1 10 см, предварительно отмытая в четыреххлористом углероде и обработанная в травителе

ЗНО+ 1НИОз 3 — 5 сек затем. погружалась в водный 1Н раствор сульфида натрия. Температура раствора была 20 С.

Для определения необходимого времени активации использовались следующие параметры. а = 5 10 см (5). а= 0.1 (4)

m=5.3310 г(6) е р,=1.25эВ (3)

h6 = 1.8 эВ (7) Ер 4.3 эВ (8)

Иэ выражения

> ехр — "Х(СР) "(а "-(Ср) "Г время активации в водном растворе должно

35 быть больше 20 с.

Подложка в активирующем растворе выдерживалась 30 с, затем промывалась в деионизованной воде в течение 2 мин при температуре 25 С и высушивалась.

После этого изготавливался барьерный контакт путем химического осаждения золота из 1,5$ раствора хлористо-водородной кислоты при температуре 25 С.

При изучении спектров фототака при

45 h э< Ея (фаулеровский участок) высота потенциального барьера фотоприемников, изготовленных по предлагаемому способу составила 1,7 эВ, что выше, чем у фотоприемников изготовленных по способу-прото50 типу(1,3 эВ), Оказалось, что и квантовая эффективность таких фотоприемников существенно выше в коротковолновой (ультрафиолетовой) области спектра (М > 3,1 эВ), чем у

55 фотоприемников, изготавливаемых по способу-прототипу, Темновой ток при обратном смещении 1 В составил 10 1А/см, что в 5 раэ меньше, чем темновой ток фотоприемников по способу-прототипу.

1838847

Составитель Э. Ахназаров

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор О. Мандэия

Заказ 2927 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Следует отметить, что предлагаемый способ обеспечивает хорошую адгеэию благородную металла к полупроводнику, Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить улучшение основных 5 технических параметров поверхностнобарьерного фотоприемника (повысить квантовую эффективность в ультрафиолетовой области спектра, уменьшить темновые токи) и теМ самым решйть проблему точной реги- 10 страции ультрафиолетового излучения.

Формула изобретения

Способ изготовления поверхностнобарьерного фотоприемника, заключающийся н активации поверхности пластины из 15

ОаР и последующего нанесения светопроницаемого слоя благородного металла, о т ли ч а ю шийся тем, что активацию осуществляют путем погружения пластины в водный раствор сульфидосодержащего соединения в течение времени (г 3()1!г(-э г (Cp) ãã) -1 2п,„ G+ eâ . а а

Ep — уровень Ферми полупроводника, эВ; а — ионный радиус серы, см; . а — коэффициент прилипания серы;

m — масса атома серы, г;

hG — теплота образования серосодержащего соединения на поверхности GaP,. эВ/ат; е уЪ вЂ” высота поверхностного потенциального барьера необработанной пластины

GaP, эВ;

Ср 0Н еН c 0, сМ з.