PL214050B1 - Sposób wytwarzania detektora na podlozu GaSb - Google Patents

Sposób wytwarzania detektora na podlozu GaSb

Info

Publication number
PL214050B1
PL214050B1 PL380005A PL38000506A PL214050B1 PL 214050 B1 PL214050 B1 PL 214050B1 PL 380005 A PL380005 A PL 380005A PL 38000506 A PL38000506 A PL 38000506A PL 214050 B1 PL214050 B1 PL 214050B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
solution
substrate
detector
gasb
mesa
Prior art date
Application number
PL380005A
Other languages
English (en)
Other versions
PL380005A1 (pl
Inventor
Polakowska Ewa Papis
Anna Piotrowska
Eliana Kamińska
Renata Kruszka
Original Assignee
Inst Tech Elektronowej
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Tech Elektronowej filed Critical Inst Tech Elektronowej
Priority to PL380005A priority Critical patent/PL214050B1/pl
Publication of PL380005A1 publication Critical patent/PL380005A1/pl
Publication of PL214050B1 publication Critical patent/PL214050B1/pl

Links

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania detektora średniej podczerwieni GaSb/InGaAsSb/AIGaAsSb pracującego w zakresie długości fali λ = 2,1-2,35 μιτι.
Detektory pracujące w zakresie średniej podczerwieni znajdują szerokie zastosowanie w spektroskopii chemicznej i medycznej, w detekcji zanieczyszczeń atmosfery, w przemyśle spożywczym i wydobywczym, w układach do zdalnego sterowania procesami technologicznymi oraz w radarach podczerwonych dla lotnictwa i przemysłu samochodowego. Z uwagi na rosnące zapotrzebowanie na alternatywne źródła energii elektrycznej zastosowanie związku GaSb i materiałów pokrewnych w dziedzinie termofotowoltaiki jest szczególnie perspektywiczne. Wspólnym problemem wszystkich półprzewodników lll-V jest duża gęstość stanów powierzchniowych, tzw. powierzchniowy „pinning” poziomu Fermiego oraz występowanie powierzchniowej warstwy tlenków resztkowych. Jest to szczególnie ważne w przypadku GaSb, ponieważ półprzewodnik ten ma w porównaniu z innymi półprzewodnikami jak GaAs czy InP znacznie większą reaktywność, w związku z czym znacznie szybciej utlenia się w obecności atmosfery. Ponadto powierzchnia GaSb nie jest stabilna termodynamicznie, a w wyniku reakcji przebiegającej w temperaturze pokojowej, na międzypowierzchni tlenek-GaSb mogą pojawiać się wytrącenia antymonu. Wytrącenia te mogą prowadzić do powstania ścieżek przewodzących, równoległych do międzypowierzchni a w konsekwencji do dużej upływności oraz drastycznego wzrostu szybkości rekombinacji powierzchniowej.
Znane sposoby wytwarzania detektorów średniej podczerwieni pracujących w zakresie długości fali λ = 2,1-2,35 μιτι na podłożu GaSb polegają na odpowiednim przygotowaniu podłoża i wytworzeniu na tym podłożu struktury detektorowej.
Podłoże z GaSb poddawane jest obróbce powierzchniowej takiej jak szlifowanie, polerowanie, trawienie czy mycie. Na odpowiednio przygotowane podłoże, czasami bezpośrednio, a czasami dopiero na warstwę stabilizującą jak w zgłoszeniu P.345941, nakładana jest najczęściej metodą LPE (epitaksji z fazy ciekłej) heterostruktura detektorowa GaSb/InGaAsSb/AIGaAsSb. Po zakończeniu tego procesu powierzchnię struktury detektorowej pokrywa się warstwą maskującą przystosowaną do trawienia struktur „mesa” i w warstwie tej wytwarza się metodą fotolitografii właściwy wzór, a następnie najczęściej metodą reaktywnego trawienia jonowego RIE trawi się te wzory. Następnie trawi się struktury „mesa” w półprzewodnikowej heterastrukturze GaSb/InGaAsSb/AIGaAsSb z wykorzystaniem reaktywnego trawienia jonowego, po czym wytwarza się kontakty omowe do obszarów typu p i typu n detektora. Na zakończenie procesu wytwarzania detektora prowadzi się pasywację powierzchni zboczy struktury „mesa” detektora.
Ze względu na dużą reaktywność powierzchni GaSb największe problemy sprawia przygotowanie powierzchni podłoża o jakości „epiready grade” oraz poprawienie parametrów elektrycznych tzn. zwiększenie detekcyjności D* czułości prądowej R,, wydajności kwantowej η i rezystancji różniczkowej Ro oraz zredukowanie prądu ciemnego a także natężenia szumu detektora. Prąd ciemny jest najbardziej czułym parametrem odzwierciedlającym wpływ stanu powierzchni na jakość detektora.
Jedną ze znanych z literatury tematu metod zabezpieczenia powierzchni GaSb jest obróbka w roztworach siarki stosowana zarówno jako metoda przygotowania powierzchni podłoża o jakości „epiready grade” jak i technika pasywacji zboczy struktury „mesa”.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania detektora średniej podczerwieni pracującego na podłożu GaSb, o polepszonych parametrach elektrycznych takich jak detekcyjność D*, czułość prądowa R,, wydajność kwantowa η i rezystancja różniczkowa Ro zwłaszcza o zmniejszonym prądzie ciemnym i natężeniu szumu detektora.
Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że przed nałożeniem w procesie epitaksji z fazy ciekłej na podłoże z antymonku galu (GaSb) czteroskładnikowej warstwy czynnej Ga1.xlnxAsySb1.y powierzchnię podłożową najpierw utlenia się anodowo w roztworze kwasu winowego C4H6O6 w glikolu etylenowym C2H4(OH)2, przy czym pH roztworu zawiera się w przedziale od 4 do 6. Następnie z podłoża usuwa się wytworzony tlenek anodowy, przy czym usuwanie to prowadzi się w temperaturze pokojowej w roztworze kwasu solnego HCI o stężeniu Cp = 5%. Po usunięciu tlenku anodowego podłoże pasywuje się, korzystnie przez zanurzenie w 16% roztworze siarczku sodowego Na2S w alkoholu izopropylowym C3H7OH, przy czym pHroztw = 11-13,5, w temperaturze pokojowej. Następnie, tuż przed procesem epitaksjalnego osadzania warstwy czynnej, usuwa się z podłoża techniką in-situ warstwę pasywującą i nakłada się w tym samym procesie czteroskładnikową warstwę czynną dopasowaną sieciowo do podłoża. Po czym wytrawia się strukturę „mesa” oraz wytwarza się
PL 214 050 Β1 na powierzchni warstwy podkontaktowej AlGaAsSb typu p kontakty omowe Au/Zn/Au a na spodniej powierzchni podłoża typu n kontakty omowe AgTe/Cr/Au. Przy czym przed wytworzeniem kontaktów zarówno powierzchnię podkontaktową AlGaAsSb jak i spodnią powierzchnię podłoża poddaje się dwuetapowemu trawieniu chemicznemu, w pierwszym etapie w roztworze kwasu solnego HCI i kwasu azotowego HNO3 w stosunku objętościowym 30 do 1 w temperaturze T = 5°C w czasie t = 20 s, a w drugim etapie w roztworze kwasu solnego o stężeniu Cp = 5% w czasie t = 60 s.
Na zakończenie procesu wytwarzania detektora pasywuje się powierzchnię zboczy struktury „mesa” GaSb/InGaAsSb/AlGaAsSb w wodnym 21% roztworze siarczku amonowego (NH4)2S H2O przy gęstości prądu j = 4 mA/cm2.
Zastosowanie wstępnej pasywacji w 16% roztworze siarczku sodowego Na2S w alkoholu izopropylowym C3H7OH jest prostym i tanim sposobem przygotowania powierzchni podłoża GaSb przed epitaksjalnym wzrostem heterostruktury detektorowej. Usuwanie warstwy pasywującej odbywa się w reaktorze LPE, tuż przed procesem wzrostu, co gwarantuje skuteczność tej metody, jako sposobu zabezpieczenia powierzchni przed utlenianiem.
Natomiast zastosowanie elektrochemicznego siarkowania w roztworze siarczku amonowego (NH4)2S jest doskonałą metodą pasywacji zboczy struktury „mesa”, ponieważ pozwala w kontrolowany sposób uzyskać stosunkowo grube (ok. 100 nm) warstwy izolujące o dobrej morfologii powierzchni.
Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania detektora średniej podczerwieni GaSb/InGaAsSb/AIGaAsSb pracującego w zakresie długości fali λ = 2,1-2,35 pm.
Dla wytworzenia takiego detektora, powierzchnię podłoża z GaSb o orientacji krystalograficznej <100> poddaje się obróbce szlifowania i chemo-mechanicznego polerowania przy użyciu roztworu bromu Br2 w glikolu etylenowym C2H4(OH)2, w stosunku objętościowym 1 do 100. Następnie podłoże to poddaje się utlenianiu anodowemu w roztworze kwasu winowego C4H6O6 w glikolu etylenowym C2H4(OH)2, przy czym pH roztworu wynosi 5, przy prądzie anodowym Ua = 50V.
Przed procesem wytworzenia heterostruktury detektorowej GaSb/InGaAsSb/AIGaAsSb usuwa się z podłoża tlenek anodowy w roztworze kwasu solnego HCI o stężeniu Cp = 5% oraz pasywuje się powierzchnię tego podłoża w 16% roztworze siarczku sodowego Na2S w alkoholu izopropylowym C3H7OH przy czym pHroztw = 13,1, w temperaturze pokojowej. Następnie metodą epitaksji z fazy ciekłej (LPE) prowadzi się wzrost heterostruktury detektorowej GaSb/InGaAsSb/AlGaAsSb, przy czym tuż przed rozpoczęciem procesu epitaksji, w temperaturze T = 640°C, w czasie t = 60 min. usuwa się in-situ wytworzoną uprzednio warstwę pasywującą. Po wytworzeniu heterostruktury GaSb/InGaAsSb/AlGaAsSb, na powierzchni warstwy podkontaktowej AlGaAsSb osadza się dwuskładnikową warstwę SiO2/Cr stanowiącą maskę do trawienia struktur „mesa”. W warstwie maskującej, metodą fotolitografii kształtuje się określony wzór a następnie trawi się maskę metodą reaktywnego trawienia jonowego RIE, przy czym warstwę SiO2 trawi się w plazmie CF4/O2 a warstwę Cr trawi się w plazmie CCI4/O2. Po wytworzeniu maski trawi się strukturę „mesa” w plazmie CCI4/H2. Następnie przystępuje się do wytworzenia kontaktów omowych Au/Zn/Au do obszaru typu p detektora i w tym celu, odpowiednio przygotowuje się powierzchnię podkontaktową AlGaAsSb. Odsłonięte obszary AlGaAsSb poddaje się dwuetapowemu trawieniu chemicznemu, w pierwszym etapie w roztworze kwasu solnego HCI i kwasu azotowego HNO3 w stosunku objętościowym 30 do 1, w temperaturze T = 5°C, w czasie t = 20 s a w drugim etapie w roztworze kwasu solnego o stężeniu Cp = 5% w czasie t = 60 s. Następnie, bezpośrednio przed wytworzeniem kontaktów omowych typy p powierzchnię podkontaktową trawi się dodatkowo, w plazmie argonowej Ar+ przy napięciu UDc = 300 V i w czasie t = 30 s.
Przed wytworzeniem kontaktów omowych typu n, pocienia się od spodu podłoże GaSb do grubości 100 pm. Proces ten prowadzi się za pomocą trawienia w roztworze kwasu fluorowego HF, nadtlenku wodoru H2O2 oraz kwasu winowego C4H6O6 w stosunku objętościowym 1 do 14 do 20, w temperaturze pokojowej. Następnie przystępuje się do wytworzenia kontaktów omowych AgTe/Cr/Au do obszaru typu n detektora. W tym celu, podobnie jak w przypadku kontaktów do obszaru typu p odpowiednio przygotowuje się powierzchnię, którą trawi się dwuetapowo, w pierwszym etapie w roztworze kwasu solnego HCI i kwasu azotowego HNO3 w stosunku objętościowym 30 do 1, w temperaturze T = 5°C, w czasie t = 20 s, a w drugim etapie w roztworze kwasu solnego o stężeniu Cp = 5% w czasie t = 60 s. Tuż przed wytworzeniem kontaktów omowych powierzchnię podkontaktową trawi się w plazmie argonowej Ar+ przy napięciu UDc = 300V i w czasie t = 30 s.
Na zakończenie procesu wytwarzania detektora powierzchnię zboczy struktury „mesa” pasywuje się elektrochemicznie w wodnym 21% roztworze siarczku amonowego (NH4)2S o pH = 9,1 przy gęstości prądu j = 4 mA/cm2.
PL 214 050 Β1

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania detektora średniej podczerwieni pracującego w zakresie długości fali λ = 2,1-2,35 μητ) na podłożu GaSb, w którym na podłoże półprzewodnikowe nakłada się metodą epitaksji z fazy ciekłej warstwy heterostruktury detektorowej GaSb/InGaAsSb/AIGaAsSb, następnie poprzez warstwę maskującą wytrawia się strukturę „mesa” oraz wytwarza się kontakty omowe do obszarów typu p i n detektora i pasywuje się zbocza struktury „mesa”, znamienny tym, że podłoże półprzewodnikowe z GaSb o orientacji 100 najpierw utlenia się anodowo, następnie usuwa się wytworzony tlenek anodowy i powierzchnię podłoża pasywuje się, korzystnie metodą zanurzeniową, po czym usuwa się in-situ warstwę pasywującą i w tym samym procesie nakłada się warstwy heterostruktury detektorowej, po czym nakłada się warstwę maskującą i wytrawia się mesę oraz wytwarza się na powierzchni podkontaktowej AlGaAsSb, a także na stronie spodniej podłoża kontakty omowe, i prowadzi się pasywację powierzchni zboczy struktury „mesa”.
2. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że utlenianie anodowe podłoża GaSb prowadzi się w roztworze kwasu winowego C4H6O6 w glikolu etylenowym C2H4(OH)2 przy czym pH roztworu zawiera się w przedziale od 4 do 6.
3. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że tlenek anodowy usuwa się w temperaturze pokojowej, w roztworze kwasu solnego HCI o stężeniu Cp = 5%.
4. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że podłoże pasywuje się w temperaturze pokojowej, w 16% roztworze siarczku sodowego Na2S w alkoholu izopropylowym C3H7OH, przy czym pHroztw= 11-13,5.
5. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że pasywację powierzchni zboczy struktury „mesa” prowadzi się metodą elektrochemiczną w wodnym 21% roztworze siarczku amonowego (NH4)2S przy gęstości prądu j = 4 mA/cm2.
6. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię podkontaktową AlGaAsSb poddaje się dwuetapowemu trawieniu chemicznemu, gdzie w pierwszym etapie trawi się w roztworze kwasu solnego HCI i kwasu azotowego HNO3 w stosunku 30 do 1 w temperaturze T = 5°C w czasie t = 20 s, a w drugim etapie w roztworze kwasu solnego o stężeniu Cp = 5% w czasie t = 60 s.
PL380005A 2006-06-22 2006-06-22 Sposób wytwarzania detektora na podlozu GaSb PL214050B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL380005A PL214050B1 (pl) 2006-06-22 2006-06-22 Sposób wytwarzania detektora na podlozu GaSb

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL380005A PL214050B1 (pl) 2006-06-22 2006-06-22 Sposób wytwarzania detektora na podlozu GaSb

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL380005A1 PL380005A1 (pl) 2007-12-24
PL214050B1 true PL214050B1 (pl) 2013-06-28

Family

ID=43028040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL380005A PL214050B1 (pl) 2006-06-22 2006-06-22 Sposób wytwarzania detektora na podlozu GaSb

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL214050B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL380005A1 (pl) 2007-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5773369A (en) Photoelectrochemical wet etching of group III nitrides
CN105190914B (zh) 用于在Ⅲ族氮化物基发光二极管上沉积外延ZnO的工艺及包括外延ZnO的发光二极管
Papis-Polakowska Surface treatment of GaSb and related materials for the processing of mid-infrared semiconductor devices
Geng et al. Catalyst and processing effects on metal-assisted chemical etching for the production of highly porous GaN
Philipsen et al. Immersion and electrochemical deposition of Ru on Si
Yamunasree et al. MXene‐Integrated III‐Nitride Semiconductors: Recent Progress and Perspectives
Tseng et al. Impact of plasma-induced surface damage on the photoelectrochemical properties of GaN pillars fabricated by dry etching
PL214050B1 (pl) Sposób wytwarzania detektora na podlozu GaSb
Lebedev et al. Coordination of the chemical and electronic processes in GaSb (100) surface modification with aqueous sodium sulfide solution
US20250029842A1 (en) Etchant and method for selectively etching titanium dioxide
Lee et al. Surface passivated function of GaAs MSM-PDs using photoelectrochemical oxidation method
US20220068632A1 (en) REMOVING OR PREVENTING DRY ETCH-INDUCED DAMAGE IN Al/In/GaN FILMS BY PHOTOELECTROCHEMICAL ETCHING
Zhang et al. Preparation and application of advanced nanoporous GaN materials
Kaneshiro et al. Realization of Strongly Metal-Dependent Schottky Barrier Heights on n-GaAs by In Situ Electrochemical Process
KR100459885B1 (ko) 반도체소자의금속전극형성방법
Fujimoto et al. Effects of vacuum annealing on electrical properties of GaN contacts
CN116525725B (en) Method for improving hole concentration of p-type III-nitride material and application thereof
Kohl et al. Photoelectrochemical methods for semiconductor device processing
Dobson et al. Direct laser patterned electroplated copper contacts for interdigitated back contact silicon solar cells
Fan et al. Molecular beam epitaxial growth of III-nitride nanowire heterostructures and emerging device applications
JP2002141522A (ja) 太陽電池の製造方法
Sato et al. The strong correlation between interface microstructure and barrier height in Pt/n-InP Schottky contacts formed by an in situ electrochemical process
Sato et al. Damage-less wet etching for normally-off AlGaN/GaN HEMTs using photo-electrochemical reactions
Verpoort et al. Fundamental study on the selective etching of Al0. 25Ga0. 75As versus GaAs in acidic iodine solutions
KR100329280B1 (ko) 광전자/전자 소자의 오믹접촉 향상을 위한 2단계 하이브리드표면개질 방법

Legal Events

Date Code Title Description
LICE Declarations of willingness to grant licence

Effective date: 20130116

LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20140622