СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДОВ Советский патент 1972 года по МПК H01L21/40 

Изобретение относится к области полупроводниковой технологии и позволяет получать сплавные туннельные переходы на арсениде галлия с электронным типом проводимости при любой исходной концентрации носителей заряда.

Известен способ получения сплавных туннельных р-п-переходов на арсениде галлия, сущность которого заключается в следующем.

В арсенид галлия с дырочным типом проводимости и высокой степенью легирования (Р З-1019сж з) для получения гг+-области, образующей с исходным полупроводником туннельный р-и-лереход, вплавляют олово в атмосфере водорода, в вакууме или в любой другой нейтральной .среде. При этом в качестве исходного полупроводника можно использовать только материал с высокой степенью вырождения.

Полупроводниковые приборы, полученные на дырочном арсениде галлия, работают на более низких частотах по сравнению с приборами на электронном арсениде галлия.

Цель изобретения - расщирение частотного диапазона туннельных диодов.

Цель достигается тем, что в качестве исходного -полупроводникового материала применяют арсенид таллия электронного типа проводимости. Кроме расширения частотного диапазона туннельных диодов на арсениде галЛИЯ увеличивается выходная мощность приборов; при этом никаких требований на степень вырождения исходного электронного арсеннда галлия не накладывается.

Предлагаемый способ применим также при использовании других полупроводниковых материалов для изготовления туннельных диодов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Кристалл GaAs /г-типа обрабатывают одним из общеизвестных методов с целью его ориентации по кристаллографической плоскости (III) и выявления ее полярности.

В пластину GaAs re-типа в атмосфере водорода со стороны (III) А вплавляют навеску олова диаметром до 100 мкм, а на всю поверхность (111) В наплавляют пластину олова. Температура плавления 600±5°С, время выдержки 10-30 мин, скорость охлаждения 250-300°С в первые 60 сек и -50°С в дальнейшем.

Полученные образцы совместно с избыточным количеством летучей акцепторной примеси (Zn) помещают в замкнутый объем, заполненный водородом.

При температуре 480-500°С в тече}1ис 30 сек проводят диффузию цинка в жидкие фазы, которые образуются при частичном (изза более низкой температуры) растворении

ci

первично рекристаллизованных слоев система GaAs - Sn. Цинк, легко растворяясь в жидкой фазе, практически не успевает за столь короткое время и при такой низкой температуре проникнуть в твердые фазы. Влияние присутствия донорной примеси (олова) на увеличение pacTBOpHMoctH акцепторной примеси (цинка) и обратно приводит к инверсии знака проводимости вторично рекристаллизованных слоев.

В результате названных технологических операций на GaAs п-типа получают структуру с двумя электронно-дырочными туннельными переходами.

Первичио рекристаллизованный слой П+-СЛОЙ GaAs и вторично рекристаллизованный слой р-слой GaAs образуют тонкий электронно-дырочный переход с резким (стуненчатым) распределением примесей, что является необходимым условием для туннелирования электронов из /г-области в р-область. В дальнейшем один из туннельных р-п-переходов используется в качестве рабочего перехода. Второй туннельный р-л-переход, образованный на всей плоскости кристалла и включенный в запирающем направлении, используется в качестве омического контакта.

Предмет изобретения

Способ изготовления туннельных диодов путем вплавления олова в пластину арсенида галлия, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона приборов, олово вплавляют в арсенид галлия электронного типа проводимости, а затем проводят диффузию акцепторной примеси в замкнутом объеме, заполненном водородом, в частично расплавленный рекристаллизованный слой.