PL91070B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania zlacz p-n diod pólprzewodnikowych z arsenku galowego przez implantacje manganu, umozliwiajacy uzyskanie regulacji wartosci pochodnej pojemnosci wzgledem napiecia.Stan techniki. Dotychczas mangan wyprowadzalo sie metoda dyfuzji z fazy gazowej. Dyfuzje tej domieszki do arsenku galowego przeprowadzalo sie wprózni w zatopio¬ nej ampule kwarcowej.Warunki procesu dyfuzji okreslone takimi parametrami jak cisnienie par arsenu, cisnienie pardomieszki, tempera¬ tura i czas dyfuzji musza byc dokladnie zachowywane.Proces jest dlugotrwaly i przebiega w temperaturach wyzszych od 800°C; w przypadkudyfuzji cynkutrudnojest otrzymac plaskiezlacza, a w przypadku kadmu i manganu z powodu nizszegowspólczynnika dyfuzji czas tej ostatniej jest dosc dlugi, co moze prowadzic do zmian wlasciwosci materialu wyjsciowego.Metoda byla uciazliwa i nie zapewniala dostatecznej kontroli ilosci wprowadzonego manganu.Dotychczas stosowano znanysposób wytwarzania zlacz p-n w arsenku galu przez implantacje cynku i kadmu, polegajacy na wprowadzeniu jonów cynku i kadmu, przy¬ spieszanych do energii 20-100 keV przy róznych dawkach.Sposób ten wytwarzal charakterystyke skokowa zlacza, niekorzystna dla pewnych zastosowan ze wzgledu na dosc duza pojemnosc zlacza na centymetr kwadratowy oraz male napiecie przebicia zlacza.Istota wynalazku. Zagadnienie postawione wedlug wy¬ nalazku jest rozwiazane w ten sposób, ze zastosowuje sie do wytwarzania zlacz p-n w arsenku galu implantacje manganu w zakresie dowolnych energii jego jonów, dawek w granicznym przedziale od 1013cm~' do lO^cm-1 przy do¬ wolnym programowaniu zaleznosci energii od dawek oraz przy okreslonej obróbce termicznej.Sposób wytwarzania zlacz p-n diod pólprzewodniko¬ wych przez implantacje wedlug wynalazku zapewnia do¬ kladnosc kontroli ilosci magnanu lepsza niz dwa procent przy scisle okreslonym rozkladzie manganu. Zastosowanie manganu umozliwia zmniejszeniepojemnosci zlaczp-n na centymetr kwadratowy, latwa zmiane jej wartosci i zwie¬ kszenie napiecia przebicia. Wytwarzanie zlacz p-n diod pólprzewodnikowych wedlug wynalazkujest mniej praco¬ chlonne od metody dyfuzji i wymaga nizszej temperatury obróbki termicznej.Przyklad. Dla wykonania zlacza p-n diody pólprze¬ wodnikowej wedlug wynalazku wybiera sie plytke pól¬ przewodnikowa z arsenku galu typu n o okreslonych jego wlasciwosciach dostosowanych do wymaganych wlasci¬ wosci elektrycznych. Po mechanicznym jej przycieciu, my¬ ciu, trawieniu w 0,1% roztworze bromu w alkoholu oraz plukaniu w samym alkoholu naparowuje sie na strone galowa plytki warstwe srebra ogrubosci 0,5 fun i wtapia sie ja w temperaturze 600°C przez 3 minuty w atmosferze suchego argonu.Tak przygotowana plytke umieszcza sie w metalowej kasecie ze stali nierdzewnej lub molibdenu w ten sposób, azeby pokryta srebrem jej strona zapewniala dobry kon¬ takt z kaseta, która wstawia sie do komory targetowej implantatora w takiej pozycji, aby tworzyla z kierunkiem wiazki jonów kat 5 do 8 stopni. Nastepnie wykonuje sie 91 07091 070 trawienie powierzchni tej plytki, stosujac dawke jonów srebra 800 nC/cm1, przy czym prad jonów niepowinien byc wiekszy niz 2 do 3 ^A/cm2.Po dokonaniu powyzszego trawienia implantuje sie mangan Mn i srebro Ag wedlug zaprojektowanego progra¬ mu, na przyklad: 1) Mn przy energii E równej 70 keV - dawka2xl0,5cnr , 2) Mn '„ „ „ „ 40keV „ 10W, 3) Ag „ „ „ „ 5keV „ IOW, 4) Ag „ „ „ „ 2keV „ 2x10W Prady jonowe nie powinny przekraczac 1 p,A/cm2.Po dokonaniu procesu implantacji dla wytworzenia zla¬ cza p-n dokonuje sie termicznej obródki poimplantacyjnej w celu zredukowania uszkodzen poimplantacyjnychiuak¬ tywnienia elektrycznego manganu.Plytke pokrywa sie po implantowanej stronie warstwa dwutlenku krzemu SiC2, o grubosci co najmniej 2000A° przez rozpylanie jonowe wielkiej czestotliwosci w tempe¬ raturze nie wyzszej niz 350°C badz przez nalozenie na powierzchnie emulsji Si02 (na przyklad firmy Emulsito) w alkoholu przy uzyciu wirówki. Dalej wygrzewa sie plytke w temperaturze 650° do 750°C przez okreslony czas w atmosferze suchego argonu. Po tym strawia sie warstwe tlenku w 0,1% roztworze 48 procentowego kwasu fluoro¬ wodorowego HF. W celu wykonania mes i montazunapyla sieprzez maskemetalowa srebra o grubosci co najmniej 0,5 Hm w napylarce prózniowej o srednicy 3000 \im, a naste¬ pnie wygrzewa sie plytke w piecu w atmosferze argonu suchego w temperaturze 550°C i wykonuje siemesy i mon¬ tuje je w oparciu o metody stosowane przy montazu diod z arsenkugalu. Wten sposób wykonane wedlugwynalazku zlacze p-n poddaje sie pomiarom celem okreslenia jego wlasciwosci elektrycznych przez: a) zdjecie charakterystyki pradu J w funkcji napiecia f(U) wedlug wykresu charakterystyki J=f(U) pokazanego na fig. 1 rysunku metoda pomiaru punkt po punkcie dla okreslenia napiecia przebicia, pradównasycenia i przewo¬ dzenia oraz opornosci szeregowej, na przyklad napiecie przebicia 22V pradu J nasyc. (U=20V) równa sie 0,5 |iA, pradJprzewodz. U=1,5V równa sie20mA, opornoscR sze¬ reg równa sie 4,5 oma Q. b) zdjecie charakterystyki pojemnosci C w funkcji na¬ piecia f(U) przy uzyciu miernika pojemnosci na podstawie wykresu charakterystyki C=f(U)- na fig. 2 tegoz rysunku.Okreslenie pojemnosci zerowej Co i charakteru zmiany pojemnosci C w funkcji napiecia zaporowego, na przyklad ^ Co 45 pF Co=45 pikofaradów pF przy c a4V = 26pF» gd2ie P°Jem" j nosc Co równa sie pojemnosci^ przy napieciu U równym f- zeroO. -rr~i--rcL -a—— WykorianieTabóraToryjne zlacz p-n diod pólprzewodni¬ kowych wedlug wynalazku moze byc bardzo przydatne przy wytwarzaniu diodpólprzewodnikowych, w szczegól¬ nosci mikrofalowych. az Sklad wykonano wDSP, zam. 1888 Druk w UPPRL, naklad 125 + 20 egz. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania zlacz p-n diod pólprzewodniko¬ wych z arsenku galowego przez implantacje manganu, umozliwiajacy uzyskanie regulacjiwartoscipochodnej po¬ jemnosci wzgledem napiecia, dokonywany znana metoda dyfuzji z fazy gazowej lub znanym sposobem implantacji cynku i kadmu, znamienny tym, ze zastosowuje sie do wytwarzania zlacz p-n warsenku galu implantacje manga¬ nu w zakresie dowolnych energii jego jonów i dawek w granicznym przedziale od 10'W do 10,6cm 2 przy do¬ wolnym programowaniu zaleznosci energii od dawek oraz przy okreslonej obróbce termicznej. 4JW -*—r- ug *4 fyi- 1—1—t i * A * ff°* PL