СПОСОБ СОЗДАНИЯ ФОТОПРИЕМНИКОВ НА ОСНОВЕ МДП-СТРУКТУР НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПОДЛОЖКАХ Советский патент 1996 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к фотоэлектронике.

Цель изобретения повышение обнаружительной способности фотоприемников на основе МДП-структур из КРТ p-типа за счет подавления туннельного тока в области пространственного заряда.

Цель достигается тем, что в способе создания фотоприемников на основе МДП-структур на полупроводниковых подложках КРТ p-типа, включающем химико-динамическую полировку поверхности подложек, нанесение диэлектрических слоев, формирование электродов регистрации и обработки информации, после химико-динамической обработки на поверхности подложек выращивают анодный окисел, затем на анодный окисел наносят при температуре <100^oC пассивирующий диэлектрический слой с малым коэффициентом диффузии ртути толщиной более 1000 А, проводят отжиг при температуре 100-200^oC в течение времени, вызывающем понижение концентрации электрически активных центров, удаление анодного окисла, пассивирующего диэлектрического слоя и приповерхностного слоя подложки.

Способ создания ИК фотоприемника на основе МДП-структур КРТ p-типа включает следующее последовательно выполняемые операции. Рабочую поверхность полупроводниковой подложки из материала КРТ p-типа подвергают химико-динамической полировке. На рабочей поверхности КРТ выращивают анодный окисел толщиной от несколько сот до нескольких тысяч ангстрем. На анодный окисел, для подавления эмиссии ртути во внешнюю среду, наносят пассивирующий диэлектрик с малым коэффициентом диффузии ртути, например: SiO₂Si₃N₄ZnS (температура нанесения диэлектрика <100^oC. Толщина более 1000 А, в зависимости от коэффициента диффузии ртути). Проводят отжиг структур при температуре 100-200^oC. Проводят отравливание всех диэлектрических слоев в стандартных травителях и удаляют тонкий поверхностный слой КРТтолщина удаляемого слоя

где D_cd(T_i) скорость диффузии кадмия в КРТ исходного стехиометрического состава при температуре отжига T_i, t_i время отжига при температуре T_i, i количество отжигов.

Наконец, проводят операции по созданию конкретного ИК-фотоприемника на основе МДП-структур по одной из известных технологий, включающих нанесение диэлектриков и формирование электродов регистрации и обработки информации.

На фиг.1 показана зависимость концентрации электрически активных центров в приповерхностной области от времени отжига структуры; на фиг.2 зависимость обнаружительной способности МДП-фотоприемника от концентрации легирующей примеси при различных значениях поверхностного потенциала.

Конкретный пример применения данного способа к ИК фотоприемникам, создаваемым на основе МДП-структур из КРТ p-типа с x ≃ 0,22 и концентрацией электрически активных центров N≈4•10¹⁵ см^-3. Нанесение выше указанных диэлектриков с последующим отжигом структур при 100^oC вызывает конверсию проводимости приповерхностного слоя КРТ за время >10 ч. Это видно из фиг.1, где показана зависимость концентрации электрически активных центров N (положительные значения присвоены акцепторным центрам, а отрицательные донорным) в приповерхностной области КРТ от времени отжига (t) структуры: КРТ анодный окисел ZnS¹.

Значения N получены из измерений CV-кривых при температуре жидкого азота. Точка на фиг.1 соответствует моменту перехода в приповерхностной области от проводимости p-типа к n-типу. Поэтому отжиг структур в течение 10 ч и удаление нанесенных до отжига диэлектриков и слоя КРТ толщиной ≈300-500^o позволяет получить подложку КРТ с поверхностным слоем толщиной ≈10^-4 см, имеющим концентрацию свободных носителей, близкую к собственной. Последующее проведение стандартных операций по изготовлению ИК-фотоприемников на основе МДП-структур из данных полупроводниковых подложек КРТ приводит к созданию ИК-фотоприемников с обнаружительной способностью не менее чем в ≈10² раз большей, чем в случае их изготовления на исходных подложках КРТ. Такое увеличение обнаружительной способности следует из теоретических расчетов D*. Результаты этих расчетов приведены на фиг.2, где показаны зависимости обнаружительной способности МДП-фотоприемника от концентрации легирующей примеси при различных значениях поверхностного потенциала.

Для кривой 1 Φ_s равно 0,2 В, для кривой 2 Φ_s=0,4B, для кривой 3 Φ_s=0,6B, для кривой 4 Φ_s=1,0B. Ширина запрещенной зоны КРТ равна 0,1 эВ, температура 77^oK, квантовый выход 1.

Изобретение относится к фотоэлектронике. Сущность: после полировки на поверхности подложек выращивают анодный окисел, на который при температуре ≅100^oC наносят пассивирующий диэлектрический слой с малым коэффициентом диффузии ртути толщиной не более 1000 А, проводят отжиг при температуре 100-200^oC в течение времени, понижающего концентрацию электрически активных центров, и удаляют анодный окисел, пассивирующий слой и приповерхностный слой подложки. Кроме того, отжиг ведут ступенчато с понижением температуры до 100^oC, а толщину d удаляемого приповерхностного слоя подложки определяют из соотношения

где D_cd(Ti) - коэффициент диффузии Cd в Cd_xH_g1-xTe при температуре T_i, t_i - время отжига при их количестве 1. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания фотоприемников на основе МДП-структур на полупроводниковых подложках Cd_xH_{g 1 - x}Te р-типа, включающий химико-динамическую полировку поверхности подложек, нанесение диэлектрических слоев и формирование электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения обнаружительной способности фотоприемников дальнего ИК-диапазона за счет подавления туннельного тока в области пространственного заряда, после полировки на поверхности подложек выращивают анодный окисел, на который при температуре наносят ≅ 100^oC пассивирующий диэлектрический слой с малым коэффициентом диффузии ртути толщиной не более 1000 А, проводят отжиг при температуре 100 200^oС в течение времени, понижающего концентрацию электрически активных центров, и удаляют анодный окисел, пассивирующий слой и приповерхностный слой подложки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отжиг ведут ступенчато с понижением температуре до 100^oС. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщину d удаляемого приповерхностного слоя подложки определяют из соотношения

где D_c d(T_i) коэффициент диффузии Cd в Cd_xH_{g 1 - x}Te при температуре T_i;
t_i время отжига при их количестве i.