Способ изготовления двухспектрального фоточувствительного элемента на основе барьера Шоттки по меза-технологии Российский патент 2023 года по МПК H01L29/872 

Заявляемый способ изготовления двухспектрального фоточувствительного элемента относится к области технологий производства полупроводниковых приборов на основе диодов Шоттки на эпитаксиальных структурах GaP/GaP, предназначенных для независимой регистрации ближнего ультрафиолетового (УФ) и среднего инфракрасного (ИК) диапазонов спектра. Эти устройства используются в оптико-электронных системах специального назначения. Устройства, полученные этим способом, являются двухспектральными фотоприемными приборами, имеющими возможность одновременно принимать оптические излучения с разными длинами волн.

Наиболее близким к заявляемому способу и принятым за прототип является способ изготовления двухспектрального фоточувствительного элемента [патент RU 2790061, H01L 29/872], включающий следующие операции:

- напыление на подложку эпитаксиальной структуры GaP/GaP AuGe с последующим быстрым термическим отжигом (БТО) для создания омического контакта;

- напыление Au с подслоем Ti на отожженный слой AuGe для формирования контакта;

- 1 ФЛГ: формирование маски фоторезиста под локальное травление слоев Au-Ti-AuGe до подложки GaP;

- напыление на подложку барьерного Au;

- 2 ФЛГ: травление барьерного Au + меза-технология;

- напыление барьерного Au на эпитаксиальный слой;

- 3 ФЛГ: травление барьерного Au + меза-технология;

- 4 ФЛГ: формирование маски фоторезиста под «взрыв»;

- напыление контактного Au;

- «взрыв».

Недостатком описанного способа, принятого в качестве прототипа, является сложность монтажа при сборке из-за расположения диодов на разных сторонах кристалла. Этот недостаток приводит к большим технологическим потерям.

Заявляемый способ изготовления устраняет этот недостаток из-за расположения диодов на одной, лицевой, стороне.

Способ включает:

- напыление на подложку эпитаксиальной структуры GaP/GaP AuGe с последующим быстрым термическим отжигом (БТО) для создания омического контакта;

- напыление Au с подслоем Ti на отожженный слой AuGe для формирования контакта;

- 1 ФЛГ: формирование маски фоторезиста под локальное вытравление эпитаксиального слоя GaP до подложки GaP;

- напыление на лицевую сторону, на эпитаксиальный слой и на подложку барьерного Au;

- 2 ФЛГ: травление барьерного Au + меза-технология;

- 3 ФЛГ: формирование маски фоторезиста на лицевой стороне под «взрыв»;

- напыление контактного Au;

- «взрыв».

Результат поясняется фиг. 1 - Структура двухспектрального фоточувствительного элемента.

На иллюстрации цифрами обозначено следующее:

1 - контактное золото (Au) к диодам Шоттки:

2 - барьерное золото (Au) к эпитаксиальному слою GaP и монокристаллической подложки GaP;

3 - эпитаксиальный слой GaP;

4 - монокристаллическая подложка GaP;

5 - омический контакт к подложке золото-германий (Au-Ge);

6 - контактное золото (Au) с подслоем титана (Ti) к омическому контакту.

Заявляемый способ отличается следующим:

1. Диоды Шоттки формируются на одной стороне, на лицевой.

2. Используется анизотропное травление эпитаксиального слоя, позволяющее сформировать диоды Шоттки к подложке с лицевой стороны.

В сравнении с прототипом устраняются операции:

1) ФЛГ: формирование маски фоторезиста под локальное травление слоев Au-Ti-AuGe до подложки GaP;

2) напыление на подложку барьерного Au;

3) травление барьерного Au + меза-технология на подложке.

Изобретение обеспечивает более простой монтаж фоточувствительного элемента в прибор из-за расположения диодов на одной стороне. Нет необходимости разводки контактов к обратной стороне. Использование предложенного способа изготовления приводит к сокращению технологических операций и уменьшению технологических потерь.

Сокращение последовательности технологических операций в сравнении с прототипом на три операции, и появление только одной новой операции при соизмеримой сложности каждой из операций обеспечивает получение технического результата заявляемым изобретением.

Способ изготовления двухспектрального фоточувствительного элемента на основе барьера Шоттки по меза-технологии применим в производстве фоточувствительных элементов, предназначенных для независимой регистрации ближнего ультрафиолетового (УФ) и среднего инфракрасного (ИК) диапазонов спектра. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает в себя формирование на эпитаксиальной структуре GaP/GaP n-типа проводимости, с концентрациями носителей заряда n=10¹⁶ см^-3 и n=2*10¹⁹ см^-3 в эпитаксиальном слое и в подложке, соответственно, омического контакта к подложке, напылением Au-Ge, с последующим отжигом, и напылением Au с подслоем Ti на слой Au-Ge, локальное вытравливание окна в эпитаксиальном слое GaP до подложки GaP, формирование диодов Шоттки, напылением барьерного Au на подложку GaP, в вытравленном окне, и на эпитаксиальный слой, с последующим травлением Au + меза-технология, формирование контактов к диодам Шоттки напылением Au. Использование предложенного способа изготовления приводит к сокращению технологических операций и уменьшению технологических потерь. 1 ил.

Способ изготовления двухспектрального фотоприемного элемента, включающий:

- формирование на эпитаксиальной структуре GaP/GaP n-типа проводимости с концентрациями носителей заряда N=10¹⁶ см^-3 и N=2*10¹⁹ см^-3 в эпитаксиальном слое и в подложке, соответственно, омического контакта к подложке напылением Au-Ge, с последующим отжигом;

- формирование контакта напылением Au с подслоем Ti на слой Au-Ge, отличающийся тем, что:

- локально вытравливают эпитаксиальный слой GaP до подложки GaP;

- формируют диоды Шоттки напылением барьерного Au на подложку GaP, в вытравленном окне, и на эпитаксиальный слой GaP с последующим травлением Au + меза-технология;

- формируют контакты к диодам Шоттки напылением Au.