Спосіб виготовлення фотодіода на основі контакту метал-gap

Реферат: Спосіб виготовлення фотодіода на основі контакту метал-GaP включає механічне та хімічне полірування підкладинки, створення омічного та випрямляючого контактів. Підкладинки n-GaP травлять у розплаві KOH:NaNO3=1:50 при температурі 500±50 °C протягом 20±10 хв., далі на них термічним напиленням у вакуумі наносять напівпрозору плівку Ni, що є випрямляючим контактом. UA 113671 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ФОТОДІОДА НА ОСНОВІ КОНТАКТУ МЕТАЛ-GaP UA 113671 U UA 113671 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до технологій виготовлення напівпровідникових фотодетекторів, зокрема, з випрямляючим бар'єром типу метал-напівпровідник. Поверхнево-бар'єрні діоди на основі широкозонних напівпровідників є перспективними для виготовлення фотодетекторів короткохвильового діапазону, включаючи й важливий для практики ультрафіолетовий [1]. На даний час уже створено і використовуються контакти AuGaP, фоточутливість яких охоплює область енергій 2,5-6 еВ при максимальній струмовій чутливості Sω≈0,15 А/Вт [2]. Такі фотодетектори мають широкий діапазон лінійності, а також більш високі температурну та радіаційну стійкості порівняно з аналогічними структурами на основі Si та GaAs. Головними недоліками контактів Au-GaP є висока вартість золота, а також відносно низька висота потенціального бар'єра (φ01,2 еВ при 300 Κ), що обмежує можливості їх експлуатації при підвищених температурах. Особливо важливим це питання стає при використанні структур у фотодіодному режимі, який помітно покращує швидкодію фотодетекторів [3]. Усунення згаданих недоліків потребує пошуку нових технологічних методів і режимів виготовлення контактів метал- GaP, спрямованих у першу чергу на збільшення висоти потенціального бар'єра і зменшення швидкості поверхневої рекомбінації, а також зниження вартості фотодіода. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб виготовлення фотодіодів металGaP, який описано у роботі [2]. Базовими підкладинками слугували епітаксійні одношарові + структури типу n-n , у яких активною областю був нелегований n-шар товщиною ~10 мкм. + 17 -3 Концентрація носіїв заряду в n -підкладинці складала (3-7)·10 см , а в епітаксійному n-шарі 16 -3 + 2·10 см . Після травлення структур на n -стороні створювались омічні контакти, а на -7 епітаксійний n-шар термічним напиленням у вакуумі не гірше 10 Торр наносилась напівпрозора плівка Аu, яка слугувала випрямляючим контактом. Максимум фоточутливості знаходився при енергіях фотонів 2,8-2,9 еВ, а струмова чутливість S max досягала при 300 Κ значення 0,15 А/Вт.  Задача корисної моделі - збільшення струмової чутливості та зменшення вартості фотодіода за рахунок зміни технології його виготовлення та використання більш дешевих підкладинок і матеріалу випрямляючого контакту. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення фотодіода на основі контакту метал-n-GaP, що включає операції травлення підкладинок і нанесення омічного та випрямляючого контактів, згідно з корисною моделлю, травлять підкладинки n-GaP у розплаві KOH:NaNO3=1:50 при температурі 500±50 °C протягом 20±10 хв., а випрямляючим контактом є нанесена термічним напиленням у вакуумі напівпрозора плівка Ni. Запропонований спосіб апробований при виготовленні фотодіодів метал-GaP на базі 17 комерційно доступних пластин n-GaP без епітаксійного шару з концентрацією носіїв (3-7)·10 -3 2 см . Вирізані з пластин підкладинки розміром 4×4 мм проходили поетапні механічне та хімічне полірування в "царській горілці" (HCl:HNO3:H2O=3:1:1), у результаті чого їх поверхня, як і у найближчому аналогу, була дзеркальною. Після додаткового травлення підкладинок у розплаві HCl:NaNO3=1:50 при температурі 500±50 °C протягом 20±10 хв. їх поверхня стає матовою. Оброблені таким чином підкладинки ретельно відмивались у кип'ячій дистильованій воді для видалення продуктів травлення і сушились на повітрі. У подальшому підкладинки зі дзеркальною і матовою поверхнями умовно позначаються типом 1 і типом 2. На одну з більших сторін підкладинок обох типів вплавлялись індієві омічні контакти, а на протилежну методом -4 термічного напилення у вакуумі не гірше 10 Торр наносилась напівпрозора плівка Ni, яка слугувала випрямляючим контактом. Дослідження показали, що фотоелектричні параметри контактів Ni-GaP, 1 типу близькі до аналогічних параметрів контактів Au-GaP (найближчий аналог) [2]. Натомість, параметри фотодіодів Ni-GaP, виготовлених на підкладинках 2, типу суттєво перевищують параметри найближчого аналогу і контактів 1 типу, що ілюструються даними таблиці. Таблиця Параметри, при 300 К фотодіод φ0, еВ ħωm, eB Smax  1,2 1,2 1,8 Au-GaP, найближчий аналог Ni-GaP, тип 1 Ni-GaP, тип 2 VOC, B 0,5 0,5 0,9 2,8 2,8 2,8 0,15 0,12 0,35 50 Наведені у таблиці висота потенціального бар'єра φ 0, напруга холостого ходу VOC і струмова чутливість S max контактів Ni-GaP усереднені по декількох зразках для фотодіодів 1 і 2 типу.  1 UA 113671 U 5 10 Зазначимо також, що VOC для всіх діодів виміряна при однаковому рівні освітленості та спектральному складі джерела випромінювання. Як видно з наведених даних, запропонований спосіб виготовлення контактів метал-GaP приводить до значного збільшення напруги холостого ходу і струмової чутливості фотодіодів на їх основі. Крім того, використання підкладинок n-GaP без епітаксійного шару і нікелю замість золота приводить до суттєвого зменшення вартості приладу в цілому. Джерела інформації: 1. Бланк Т.В., Гольдберг Ю.А. Полупроводниковые фотопреобразователи для ультрафиолетовой области спектра. Обзор // ФТП, 2003. - Т. 37, в. 9. - С. 1025-1055. 2. Стафеев В.И., Анисимова И.Д. Фотодиоды с барьером Шоттки на основе GaP, GaPxAs1-x и GaAs для УФ и видимого диапазонов спектра // ФТП, 1994. - Т. 28, в. 3. - С. 461-466. 3. Анисимова И.Д., Викулин И.М., Заитов Ф.А., Курмашев Ш.Д. Полупроводниковые фотоприемники: ультрафиолетовый, видимый и близкий инфракрасный диапазон спектра. - М.: Радио и связь, 1984. - 216 с. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб виготовлення фотодіода на основі контакту метал-GaP, що включає механічне та хімічне полірування підкладинки, створення омічного та випрямляючого контактів, який відрізняється тим, що підкладинки n-GaP травлять у розплаві KOH:NaNO3=1:50 при температурі 500±50 °C протягом 20±10 хв., далі на них термічним напиленням у вакуумі наносять напівпрозору плівку Ni, що є випрямляючим контактом. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2