СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОДОВ С S-ОБРАЗНОЙ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ Российский патент 1996 года по МПК H01L21/00 

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых микроэлектронных и интегральных схем на основе кремния и может быть использовано в технологии получения МОП-(металл-окисел-полупроводник)-структур, а также для получения туннельных диодов, приборов с отрицательными сопротивлениями.

Известен способ получения приборов с S вольтамперной характеристикой (ВАХ), при тепловом пробое при обратном включении p-n-стрктур [1]
Недостатком данного способа является применение многоразовых диффузионных технологических процессов, которые приводят к изменению электрофизических параметров подложки.

Известен способ получения диодов с S-ВАХ с двумя областями, первая область получается при компенсации глубокими уровнями золота, а вторая высокоомная область соответствует высокоомному проводнику [2]
Недостатком данного способа является неустойчивость нагрузочных точек в ВАХ при эксплуатации полученного диода.

Наиболее близким к заявляемому относится способ получения S-ВАХ диодов [3]
Недостатком способа является сложный механизм технологического изготовления, применение нескольких операций.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления диодов.

Эта цель достигается тем, что в способе получения диодов с S-образной вольтамперной характеристики, включающей резку на кристаллы пластин кремния n-типа с кристаллографической ориентацией <III> с удельным сопротивлением 8-12 Ом · см. Затем в вакууме не ниже 10^-4 Торр производят отжиг в кварциевой ампуле в три этапа: в начальном этапе при 800^оС в течение 2 ч, затем температуру отжига повышают до 1200^оС и отжигают в течение 2 ч, на последнем этапе температуру устанавливают первоначальную, т. е. 800^оС и отжигают в течении 2 ч образцы. Затем проводят выявление дислокационных ямок путем химической полировки в травителе состава 1 НF + 3НNO₃ в течение 2 мин с последующим травлением в селективном травителе 1НF + 3HNO₃ + 6CH₃COOH в течение 3 ч. Плотность дислокации определяем под микроскопом при увеличении в 150 раз, после чего на дислокационные ямки устанавливают вольфрамовой зонд с диаметром 14 мкм, а в качестве омического контакта использовали сплав индий-галлий.

Дислокации могут проходить сквозь кристаллы или заканчиваться на некотором расстоянии от поверхности. Диоды с S-образной вольтамперной характеристикой получается именно на несквозных дислокациях. Дислокации сами дает глубокие уровни в запрещенной зоне полупроводника.

Таким образом, диоды с S-образной вольтамперной характеристикой получаются только в том случае, когда дислокации являются несквозными.

Способ осуществляют следующим образом.

Пластинки кремния разрезаются на кристаллики (5х5х1 мм³) помещают в кварцевой трубке (рабочий объем), затем откачивают до вакуума 10^-4 Торр, производят термоотжиг в трех этапах (800, 1200, 800^оС) по 2 ч на каждом этапе, затем выявляют дислокации этих образцов (сперва травление в плавково-азотной кислоте 1НF + 3НNO₃ в течение 2 мин, затем травление в селективном травителе 1НF + 3HNO₃ + 6СН₃СООН в течение 3 ч). Для проверки вида ВАХ определяют плотность дислокации при помощи микроскопа МИН-9 с увеличением в 150 раз, после чего на дислокационные ямки устанавливают вольфрамовый зонд с диаметром 1-4 мкм, на противоположной стороне кристаллов в качестве омического контакта используют сплав индий-галлий.

Таким образом, в данном способе технологический режим изготовления S-ВАХ диодов обладает принципиальными отличиями режима технологической операции процесса изготовления.

Использование: изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов на основе кремния и может быть использовано для изготовления туннельных диодов, приборов с отрицательными сопротивлениями. Сущность изобретения: кремниевую пластину режут на кристаллы. Отжигают их в вакууме в три этапа. На первом этапе отжиг ведут 2 ч при 800^oС, на втором - 2 ч при 1200^oС, а на третьем - 2 ч при 800^oС. Отожженные кристаллы химически полируют. Наносят выпрямляющий и омический контакты.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОДОВ С S-ОБРАЗНОЙ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ, включающий резку кремниевой пластины на кристаллы, химическую полировку кристаллов и нанесение на кристаллы выпрямляющего и омического контактов, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления диодов, после резки проводят отжиг кристаллов в вакууме не ниже 10^- 4 Торр в три этапа по два часа каждый, причем на первом этапе кристаллы отжигают при 800^oС, на втором при 1200^oС, а на третьем также при 800^oС.