Спосіб виготовлення фотодіодів на антимоніді індію

Реферат: Спосіб виготовлення фотодіодів включає створення на поверхні антимоніду індію 1-го типу 15 -3 провідності з концентрацією легуючих атомів не більше 3·10 см локальних областей р-n переходу шляхом імплантації іонів, які дозволяють створити 2-гий тип провідності в приповерхневій області підкладки, нанесення маски за допомогою якої долеговують області 117 19 -3 го типу провідності до концентрації 10 -10 см , зняття маски, після чого структуру відпалюють, наносять захисну і пасивуючу діелектричні плівки та наносять контактну систему. На поверхні підкладки з антимоніду індію спочатку утворюють суцільний р-n перехід, після чого наносять маску і формують локальні області 1 -го типу провідності, вільні від р-n переходу, шляхом локального витравлювання шару 2-го типу провідності до області 1-го типу провідності, після чого долеговують локальні області 1-го типу провідності іонами, що створюють 1-ий тип провідності і маску знімають. UA 115174 U (12) UA 115174 U UA 115174 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі створення приладів електронної техніки і може використовуватись у виготовленні напівпровідникових приймачів інфрачервоного випромінювання одно- та багатоелементних, зокрема лінійних і матричних. Відомі способи виготовлення фотодіодів на основі антимоніду індію які включають підготовку поверхні вихідної пластини антимоніду індію, формування локального р-n переходу на підкладці антимоніду індію дифузією або імплантацією іонів берилію з наступним відпалом, анодне окиснення для формування захисної діелектричної плівки, нанесення пасивуючого діелектрика та формування контактної системи (див. пат. RU 1589963, МПК H01L 31/18, опублікований 1996 p.). Однак недоліком цього способу є погана адгезія пасивуючого шару. Відомий найбільш близький до нашої пропозиції спосіб виготовлення фотодіодів на основі кристалів антимоніду індію (див. пат. RU 2331950, МПК H01L 31/18, опублікований 2008 p.), який полягає в тому, що на поверхні антимоніду індію 1-го типу провідності з концентрацією легуючих 15 -3 атомів не більше 3·10 см створюються локальні області р-n переходу шляхом імплантації через фоторезистивну маску іонів, які створюють 2-ий тип провідності на поверхні підкладки, нанесення маски, яка дозволяє окремо додатково про-імплантувати області 1-го типу 17 19 -3 провідності до концентрації домішкових атомів 10 -10 см , легування цих областей, при цьому ближню до р-n переходу межу області легування не доводять до нього на 5-50 мкм. Нанесення пасивуючої плівки роблять так, що не доводять її на відстань не менше 10 мкм до далекої від р-n переходу межі області легування, зняття маски, після чого структуру відпалюють, наносять захисну і пасивуючу плівки та наносять контактну систему. Перевагою даного способу є підвищення адгезії пасивуючого шару діелектрика. Недоліком такого рішення є ускладненість процесу виготовлення кристалу фотодіода за рахунок додаткової фотолітографії та збільшення шумів рахунок зростання площі пасивних областей. Задачею способу що заявляється, є спрощення технології виготовлення кристалу фотодіодів за рахунок відмови від додаткової фотолітографії при збереженні надійної адгезії пасивуючої плівки і зменшення шумів при роботі фотодіода та струмів витоку за рахунок зменшення площі пасивних бокових областей р-n переходу кристалу. Поставлена задача вирішується способом виготовлення фотодіодів, який включає створення на поверхні антимоніду індію 1-го типу провідності з концентрацією легуючих атомів 15 -3 не більше 3•10 см локальних областей р-n переходу шляхом імплантації іонів, які дозволяють створити 2-ий тип провідності в приповерхневій області підкладки, нанесення маски за 17 19 -3 допомогою якої долеговують області 1-го типу провідності до концентрації 10 -10 см , зняття маски, після чого структуру відпалюють, наносять захисну і пасивуючу діелектричні плівки та наносять контактну систему, який відрізняється тим, що на поверхні підкладки з антимоніду індію спочатку утворюють суцільний р-n перехід після чого наносять маску і формують локальні області 1-го типу провідності, вільні від р-n переходу, шляхом локального витравлювання шару 2-го типу провідності до області 1-го типу провідності, після чого долеговують локальні області 1-го типу провідності іонами що створюють 1-ий тип провідності і маску знімають. Переріз діода, виготовленого за запропонованою методикою зображено на Фіг. 1, де 1 Підкладка 1-го типу провідності; 2 - Області легування домішкою що утворює 2-ий тип провідності; 3 - Області легування домішкою, що утворює 1-ий тип провідності; 4 - Захисна плівка; 5 - Пасивуюча плівка; 6 - Контактна система та металізація контактної системи. Переріз фотодіода на антимоніді індію в процесі виготовлення після того, як витравлено мезоструктуру схематично зображений на Фіг. 2 де 1 - Підкладка 1-го типу провідності; 2 Області легування домішкою що утворює 2-ий тип провідності; 7 - Області, покритті фоторезистом. Спосіб що заявляється, спрощує процес виготовлення фотодіодів на основі антимоніду індію за рахунок можливості використання самосуміщення, тобто використання однієї маски для двох операцій: травлення мезоструктури та легування областей 1-го типу провідності, що дозволяє виключити фотолітографію, яка в прототипі необхідна для додаткового легування областей 1-го типу провідності, для забезпечення надійної адгезії пасивуючої плівки до антимоніду індію. Також даний спосіб дозволяє зменшити площу бокової пасивної частини р-n переходу, а відтак шумів при роботі діода і струмів витоку зворотньо включеного р-n переходу. Приклад реалізації способу Нами були виготовлені фотодіоди на підкладках антимоніду індію n-типу, легованих телуром 14 -3 до концентрації 4,9•10 см . Легування для утворення суцільного р-n переходу відбувалось + двостадійною імплантацією іонів Ве , спочатку проводилась імплантація іонів з енергією 30 кеВ 14 -2 14 та дозою 10 см , після чого проводилась імплантація іонів з енергією 100 кеВ та дозою 10 1 UA 115174 U -2 5 10 15 см . Локальні області n-типу виділялись фотолітографією і створювались травленням через фоторезистивну маску товщиною 1,2 мкм локальним витравлюванням областей р-типу провідності травником складу HF:(COOH)2:H2SO4:H2O2 на глибину 0,7 мкм. Делегування + 13 областей n-типу провідності проводилось іонами сірки (S ), з енергією 100 кеВ та дозою 5•10 -2 18 -3 см , що відповідає об'ємній концентрації домішки ~10 см . Після осадження капсулюючої плівки SiOx товщиною 0,7 мкм проводився двостадійний швидкий термічний відпал: 280 °C - 120 сек., 380 °C - 10 сек. в атмосфері аргону. Після стравлювання капсулюючої плівки SiOx утворювалась плівка захисного діелектрика товщиною 50 нм анодним окисненням в 0,1 М розчині сірчистого натрію в гліцерині з ізопропанолом в співвідношені 1:1. Після цього, методом термічного розпилення, напилялась пасивуюча плівка SiО2 товщиною 800 нм при тиску в камері -5 10 Па та температурі підкладки 70 °C. За допомогою фотолітографії розкривались контактні вікна до анодної області та підкладки; після осадження плівок Cr+Au формувалась металізована розводка. На отриманих зразках відшарування пасивуючих плівок від антимоніду індію не -10 1/2 спостерігалось. Шуми мали рівень 10 A/Hz для діапазону частот 10-4000 Гц при температурі 77 К. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб виготовлення фотодіодів, який включає створення на поверхні антимоніду індію 1-го 15 -3 типу провідності з концентрацією легуючих атомів не більше 3·10 см локальних областей р-n переходу шляхом імплантації іонів, які дозволяють створити 2-ий тип провідності в приповерхневій області підкладки, нанесення маски за допомогою якої долеговують області 1-го 17 19 -3 типу провідності до концентрації 10 -10 см , зняття маски, після чого структуру відпалюють, наносять захисну і пасивуючу діелектричні плівки та наносять контактну систему, який відрізняється тим, що на поверхні підкладки з антимоніду індію спочатку утворюють суцільний р-n перехід, після чого наносять маску і формують локальні області 1-го типу провідності, вільні від р-n переходу, шляхом локального витравлювання шару 2-го типу провідності до області 1-го типу провідності, після чого долеговують локальні області 1-го типу провідності іонами, що створюють 1-ий тип провідності і маску знімають. 2 UA 115174 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