Спосіб виготовлення бар’єрних контактів до напівпровідникових з’єднань типу а3в5

Реферат: 3 5 Спосіб виготовлення бар'єрних контактів до напівпровідникових з'єднань типу А В включає 3 5 очищення поверхні підкладки напівпровідникового з'єднання типу А В , магнетронне напилювання контактоутворюючого та зовнішнього контактного шарів і швидкий термічний відпал при температурі 450550 °C. Для створення контактоутворюючого шару здійснюють магнетронне напилювання квазіаморфної плівки ТіВх товщиною 50200 нм при струмі ~0,4 А і додатково проводять ненагрівну мікрохвильову обробку з частотою 2,4524 ГГц, емітансом 2 1,57,5 Вт/см , протягом 12 с. UA 103551 U (12) UA 103551 U UA 103551 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів виготовлення бар'єрних контактів до 3 5 напівпровідникових з'єднань типу А В , що широко застосовуються в технології опто-, мікроелектронних приладів та в приладах високотемпературної електроніки. Якість і надійність бар'єрних контактів, особливо до широкозонних напівпровідникових 3 5 з'єднань типу А В , багато в чому визначаються структурними і фізико-хімічними властивостями границі розділу, їх стійкістю до різного роду термічних і радіаційних впливів. Особливо це стосується діодів, що працюють у високочастотному діапазоні. Для них, при високому рівні вхідної потужності, необхідно мати термостійкість контактів. Тому залишається важливим пошук матеріалів для контактів, які не взаємодіють з напівпровідником до температур, що значно перевищують робочі. 3 5 Відомий спосіб виготовлення бар'єрних контактів до напівпровідникових з'єднань типу А В [1], вибраний нами за аналог. Бар'єрний контакт отримано магнетронним напилюванням Со на 16 -3 n-GaP товщиною 400 мкм з концентрацією легуючої домішки 2,4-10 см при 300 К. Вихідне значення коефіцієнта ідеальності n=1,08, а висоти бар'єру φB=0,97 еВ. Відпал при температурі 400 °C протягом 3 хв. сприяв зниженню n до 1,02, а φB до 0,95 еВ. Перевірка термостійкості структури Со-n-GaP при температурі 600 °C протягом 3 хв. призводить до підвищення n дo 1,31, а φΒ до 1,01 еВ. Недоліком даного способу є недостатня термостійкість контактів, про що свідчить погіршення параметрів бар'єрних контактів при досягненні температури в 600 °C. Це пов'язано з дифузією атомів металу (Со) в напівпровідник (n-GaP). Найбільш близьким до заявленої корисної моделі є відомий спосіб виготовлення бар'єрних 3 5 контактів до напівпровідникових з'єднань типу А В [2], вибраний нами за прототип. До легованої підкладки n-GaAs з кристалографічною орієнтацією (111), що вирощена методом епітаксії, застосовують очищення поверхні. Воно включає наступні етапи: обезжирення в суміші толуолу і метилового спирту в пропорції 1:2; хімічну поліровку в суміші 3H2SO4-1Н2О21Н2О; витримку у винній кислоті протягом 15-25 хв.; промивку в етиловому спирті. Після цього в єдиному вакуумному циклі на поверхню n-GaAs методом магнетронного напилювання наносять срібло, яке грає роль контактоутворюючого та зовнішнього контактних шарів, при температурі -5 підкладки 100250 °C у вакуумі при залишковому тиску 1,2·10 мм рт. ст. Потім проводять -5 швидкий відпал при температурі 450550 °C у вакуумі при залишковому тиску (26)·10 мм рт. ст. Перевагою способу, в порівнянні з аналогом, є краща термостійкість. Про це свідчать значення параметрів n=1,01 та φB=0,95 еВ контактної структури Ag-n-GaAs при температурі відпалу 550 °C протягом 10 хв. До недоліків способу можна віднести швидку деградацію параметрів n та φB з розігрівом структури Ag-n-GaAs >550 °C. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення термостійкості бар'єрних контактів 3 5 до напівпровідникових з'єднань типу А В і покращення їх електрофізичних параметрів. Поставлена задача вирішується у способі, який включає очищення поверхні підкладки 3 5 напівпровідникового з'єднання типу А В , магнетронне напилювання контактоутворюючого та зовнішнього контактного шарів і швидкий термічний відпал при температурі 450550 °C, згідно з корисною моделлю, для створення контактоутворюючого шару здійснюють магнетронне напилювання квазіаморфної плівки ТіВх товщиною 50200 нм при струмі ~0,4 А і додатково 2 проводять ненагрівну мікрохвильову обробку з частотою 2,4524 ГГц, емітансом 1,57,5 Вт/см , протягом 12 с. Квазіаморфна плівка ТіВх товщиною 50200 нм, вибрана як контактоутворюючий шар, є дифузійним бар'єром, що забезпечує термостійкість системи контактної металізації. Це відбувається завдяки особливостям хімічних зв'язків ТіВ х, які поєднують високу термостійкість, хімічну інертність і температуру плавлення з властивостями, що притаманні металам. Метод магнетронного напилювання використаний, тому що є перспективним методом отримання боридів металів, який дозволяє керувати зміною морфології, електронної і атомної структури напилюваних шарів. Зовнішній контактний шар необхідний для включення приладу в зовнішнє коло. Швидкий термічний відпал при температурі 450550 °C використовується для ліквідації 3 5 відсутності або слабкої взаємодії між шарами металізації на границі розділу метал-А В . 2 Додаткова ненагрівна мікрохвильова обробка з частотою 2,4524 ГГц, емітансом 1,57,5 Вт/см , протягом 12 с дозволяє підвищити ефективну величину висоти бар'єру, знизити величину коефіцієнту ідеальності і величину прямого та оберненого струму (фіг. 1, 2), а нагрів зразка під час мікрохвильової обробки при цьому не перевищував 10 °C в порівнянні з кімнатною температурою. Причиною цього є більш однорідний розподіл дефектів різної природи і домішок в приконтактних шарах напівпровідника під впливом ненагрівної мікрохвильової обробки. 1 UA 103551 U 5 10 15 20 25 30 Нижче наведено приклад реалізації способу виготовлення бар'єрного контакту до 3 5 напівпровідникового з'єднання типу А В на прикладі n-GaP. Поверхню підкладки монокристалічного n-GaP з концентрацією нескомпенсованих донорів 17 -3 ~10 см очищають методом фотонної обробки при загальній потужності кварцових ламп 5,0 кВт. Необхідність очищення поверхні підкладки методом фотонної обробки при потужності 3 5 4,55,0 кВт напівпровідникового з'єднання типу А В зумовлена наявністю сторонніх домішок, що негативно впливають на бар'єрний контакт. Здійснюють магнетронне напилювання шару ТіВх при струмі ~0,4 А товщиною 50 нм як контактоутворюючого шару, що дозволяє створити квазіаморфну плівку ТіВх, і послідовно напилюють зовнішній контактний шар Аu товщиною 200 нм. Структуру Аu - ТіВх - n-GaP термічно відпалюють при температурі 550 °C протягом 60 с і додатково проводять ненагрівну мікрохвильову обробку з частотою 2,45 ГГц, емітансом 1,5 2 Вт/см , протягом 2 с. На фіг. 1 зображено пряму, а на фіг. 2 - обернену гілки вольтамперної характеристики бар'єрного контакту структури Аu - ТіВх - n-GaP, які підтверджують наявність бар'єрного контакту. Перевірка термостійкості структури Аu - ТіВх - n-GaP при температурі 600 °C показала, що значення параметрів n=1,16 та φB=0,94 еВ, що і є перевагою цього способу виготовлення 3 5 бар'єрних контактів до напівпровідникових з'єднань типу А В в порівнянні з прототипом, оскільки останній не здатний працювати при таких температурах. Таким чином, запропонований спосіб забезпечує підвищену термостійкість бар'єрних контактів аж до 600 °C, а спосіб є дієвим методом, що дозволяють керувати параметрами приповерхневого шару підкладки, електрофізичними параметрами і границею розділу в 3 5 бар'єрному контакті метал-А В . Джерела інформації: 1. Аналог. The effect of annealing temperature on the electrical characterization of Co/n-type GaP Schottky diode / I. Orak, K. Ejderha, E. Sonmez, M. Alanyahoglu, A. Turut // Materials Research Bulletin. - 2014. - Vol. 61. - P. 463-468. 2. Прототип. Винахідник: B.C. Дмитрієв, Л.Б. Дмитрієва. Власник: B.C. Дмитрієв, Л.Б. Дмитрієва. Спосіб виготовлення контактів з бар'єром Шоткі до арсеніду галію; № UA 95094 U; заявл. 23.06.2014, опубл. 10.12.2014, бюл. № 23. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 3 35 40 5 Спосіб виготовлення бар'єрних контактів до напівпровідникових з'єднань типу А В , що включає 3 5 очищення поверхні підкладки напівпровідникового з'єднання типу А В , магнетронне напилювання контактоутворюючого та зовнішнього контактного шарів і швидкий термічний відпал при температурі 450550 °C, який відрізняється тим, що для створення контактоутворюючого шару здійснюють магнетронне напилювання квазіаморфної плівки ТіВ х товщиною 50200 нм при струмі ~0,4 А і додатково проводять ненагрівну мікрохвильову 2 обробку з частотою 2,4524 ГГц, емітансом 1,57,5 Вт/см , протягом 12 с. 2 UA 103551 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3