SU555761A1 - Способ изготовлени р-п переходов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ р-п-ПЕРЕХОДОВ

1

Изобретение относитс  к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении р-п- переходов в полупроводниковых приборах.

В современной технологии производства полупроводниковых приборов известны следующие методы изготовлени  стабильных резких р-п-переходов в полупроводниковых материалах с примесной проводимостью: введение примесей в расплав во врем  выт гивани  из расплава с посто нной скоростью; изменение по определенной программе скорости роста кристаллов из расплава, который содержит акцепторные или донорные примеси.

Эти способы сложны в реализации, так как включают р д точных и трудоемких процессов, таких как систему регулировани  выт гивани  кристалла систему регулировани  температуЕ ы, систем перемешивани  и питани  расплава .

Известен также способ изготовлени  резких р-п- переходов путем перераспределени  примесей при плавлении кристалла и кристаллизации расплавленной зоны в процессе медленного охлаждени . Получение резкого q-n- . перехода обусловлено наличием резкого градиента примеси в расплаве и твердой фазе. .

Однако такой способ требует.сложной термической обработки и предусматривает проведение механических операций (резку, шлифовку, очистку поверхности) после изготовлени  р-п-переходов.

Нагрев полупроводниковых соеди0 нений А с примесной проводимостью во врем  плавл ени  существенно измен ет их электрические сво йства , а механическа  обработка готовых р-п-переходов в силу физических

5 свойств этих соединений (хрупкости) ухудшает качество изготовл емых переходов.

Наиболее близким техническим ре0 шением к изобретению  вл етс  способ изготовлени  р-п-переходов путем расплава поверхностного сло  полупроводникового материала импульсами лазерного излучени  с последующей

5 рекристаллизацией расплава охлаждением .

В известном способе на поверхностный слой может быть нанесен легирующий материсш в виде полупро0 . водниковой металлической пленки или

соединений Олементов, содержащих легирующий материал.

Недостатком такого способа  вл етс  мала  стабильность получаемых р-п-переходов.

Цель изобретени  - получение стабильных резких р-п-переходов в полупроводниковых монокристаллических пластинах с примесной проводимостью либо в собственнодефектных полупроводниковых пластинах.

Цель изобретени  достигаетс  тем что расплав поверхностного сло  производ т импульсами лазерного „ излучени  с энергией 0,1-0,5 Дж/мм длительностью 2-9 мс, а охлаждение расплава производ т со скоростью 10-104 град/с.

Идеально резкий стабильный р-ппереход образуетс  на поверхности раздела фаз в месте начала рекристализации . Лазерное излучение, поглоща сь поверхностнйм слоем полупроводника , приводит к сильному нагрев и расплаву этого сло . Скорость расплава освещенной части полупроводника импульсом излучени  с плотностью энергии Е 0,1-0,5 Дж/мм и длительностью t 2-9 мс превышает V 10 - 10 град/с, что создает такой градиент температуры,при котором расплав граничит с практичеки холодным исходным кристаллом., Скорость расплава можно увеличить, модулиру  добротность,лазерного излучени , и довести до 10° град/с, при этом градиент температуры составл ет до 10 град/с .

Быстрое, со скоростью V 10 10 град/с, охлаждение расплава .сопровождаетс  рекристаллизацией и фиксацией резких градиентов концентраций примеси в исходной и рекристаллизованной част х полупроводника . Применение лазеров с модулированой добротностью позвол ет получить скорость охлё1ждени  до 10® град/с.

Эти особенности не имеют аналоги ни в одном известном способе и обуславливают полное сохранение элетрических свойств исходных полупроводниковых материалов при идеальной резкости р-п-переходов.

Кроме того, операцию изготовлени  р-п-переходов производ т на подготовленных, вырезанных и от1Ш1Ифованных монокристаллах, что исключет механическую обработку готовых р-п-переходов.

Особенностью данного изобретени   вл етс  также возможность применением диафрагм и изменением параметров излучени  (плотность энергии, длительность импульса) изготовл ть р-п-переходы сложной конфигурации с различной глубиной залегани  переходов и различными электрическими характеристиками.

Кроме того, образование р-п-переходов производ т в обычных услови х окружающей среды, что существенно упрощает технологию изготовлени .

На фиг. 1 показана схема, по сн юща  предлагаемый способ; на фиг. 2 - вольт-амперные характеристики р-п-переходов, изготовленных предлагаемым способом при различных параметрах излучени  (характеристики снимались при температуре 77 К) .

Установка состоит из лазера 1,полупроводникового кристалла 2, измерител  3 энергии лазерного излучени , фотоэлемента 4 и осциллографа 5.

Импульс лазерного излучени , генерируемый лазером 1, направл ли на пластинку полупроводника 2. Мощность излучени  контролировали измерителем 3 энергии излучени . Длительность импульса измер лась при помощи фотоэлемента 4 и осциллографа 5 .

, Пример. Изготавливали р-ппереходы путем расплава поверхностного сло  монокристаллаРЬ х Sf, Те п-типа излучением неодимового лазера, После воздействи  светового импульса с плотностью энергии Е 0,2 Дж/мм Иддлительностью t 2 мс расплавленна  и рекристаллизованна  часть кристалла измен ла свою проводимость с п-типа на р-тип. Дл  этого случа  наблюдалось слабое выпр мление (см,фиг., крива  1),. Наиболее хорошие р-п-переходы образуютс  при облучении кристалла плотностью энергии Е 0,4 Дж/мм и длительностью 4-7 мс (см.фиг.2,крива  2). При плотности энергии излучени  Е 0,5 Дж/мм и выше образование р-п-перехода сопровождаетс  сильным растрескиванием и разрушением кристалла (см.фиг.2,крива  3).

Характеристики снимались при температуре 77 К.

Использование данного способа получени  р-п-переходов путем расплава поверхностного сло  полупроводника лазерным излучением обеспечит по сравнению.с существующими способами следующие преимущества:

1- улучшение электрических свойств переходов, обусловленное резкостью и качеством областей с разной проводимостью , повышение их надежности и долговечности;

-упрощение технологии изготовлени  стабильных резких р-п-переходов в монокристаллах с примесной проводимостью или собственнодефектных кристаллах и в то же врем  улучшение их параметров;

-повышение количества и качества производимых приборов за счет обхода

5 термической технологии;

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ изготовления р-η-переходов путем расплава поверхностного слоя полупроводникового материала импульсами лазерного излучения с последующей рекристаллизацией расплава охлаждением, отличающийся тем, что, с целью получения стабильных резких p-η-переходов в полупро5 водниковых монокристаллических пластинах с примесной проводимостью, расплав поверхностного слоя производят импульсами лазерного излучения с энергией· 0,1-0,5 Дж/мм ·, длительностью 2-9 мс, а охлаждение расплава проводят со скоростью 1θ”10⁴град/с.