Способ изготовления р-п-N гетеропереходов Советский патент 1982 года по МПК H01L21/46 

1

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано для создания полупроводниковых приборов, иапример выпрямителей, транзисторов, светодиодов, фотоприемников на основе р-п- и гетеропереходов.

Известен способ изготовления гетеропереходов, заключающийся в том, что две пластины из различных полупроводниковых материалов приводят в контакт друг с другом и силавляют на границе раздела путем нагревания при заданном градиенте температуры в направлении, перпендикулярном этой границе. Таким способом получаются, нанример, такие гетероиереходы GaAs--Ge, GaAs-GaSb, GaAs-InSb, InSb--GaSb.

Известен также сиособ изготовления р-п- и гетеропереходов, заключаюн1,ийся в том, что на предварительно подготовленную новерхность одного нолунроводникового материала, используемого как нодложка, из расплава либо расплава-раствора наращивается слой другого .материала. Такой способ особеино широко используется для получения гетеронереходов на основе соедпнений типа .

Известен также способ изготовления р-п- и гетеропереходов, заключающийся в том, что на предварительно подготовленную поверхность одного полупроводниково2

го материала при достаточно высокой температуре из газовой фазы происходит осаждение слоя другого материала. Таким способом получают, например, гетеронереходы на основе соединений типа и соединений IV группы.

Перечисленные способы в ряде случаев позволяют получать р - п- и гетеропереходы с хорошими электрофизическими и техническими параметрами. В первую очередь это отиосится к гетеропереходам типа GaAs-Ga,vAli.x-As. Вместе с тем припципиальная необходимость во всех указаниых способах нагревания материалов до высоких температур внлоть до температур плавления и, как следствие, взаимопронпкпове 1ие комионентов одпого соединения в другое, привод5ицее к образованию слоя промежуточной фазы, пакладывает orpaini4eиня на подбор пар матернала для гетеропереходов. Чтобы два материала былн пригодны для создаг.ия гетеронереходов одним и:5 указанных необходимо, чтобы они имели близкие величины коэффин,пептов термического расширения, обладали идентичными или близкими кристаллическими структурами и имели мало различающиеся постоянные решетки.

Известен также способ посадки на оптнческнй контакт для нолучення оптнческих

контактов, заключающийся в том, что две оптические детали приводятся в соприкосновение плоскими сухими поверхностями, ойраОотанными до высокото класса чистоты, и затем лиоо притираются, лиОо оставляются на время под нагрузкой, оесь процесс приготовления контактов проходит oe.i прогрева деталей до высоких температур и не накладывает принципиальных ограничений на подоор пар материалов. Оптические контакты, приготовленные таким ооразом, обладают механической прочностью, приолижаюпдеися к внутренней прочпости материалов, прнчсм эта прочпость имеет тендепдию со времепем увеличиваться. 1акои спосоО получения оптпческпх контактов широко распространен в оптико-мехаппческой технике для соединения оптических деталей.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления гетеропереходов и расширение номенклатуры практически изготовляемых р - п- и гетеропереходов.

Эта цель достигается применением посадки на оптический контакт для изготовления р-п- и гетеропереходов.

Как и при изготовлении обычных оптических контактов, например стеклянных, изготовление р - п- и гетеропереходов заключается в приведении в соприкосновение двух нолунроводниковых материалов плоскими сухими поверхностями высокой чистоты обработки и их притирании без специального нагрева. При изготовлении р-п- и гетеропереходов указанным способом повышаются требования к качеству поверхностей материалов. Чтобы получить переходы, электрические свойства которых определяются свойствами материалов по обе стороны от перехода, необходимо, чтобы ширина границы раздела между двумя материалами была порядка постоянной решетки

о

( А), и соединяемые поверхности имели свойства, близкие к объемным свойствам материалов. Последнее требование сравнительно легко удовлетворяется обработкой поверхностей непосредственно перед приготовлением переходов с помощью химических полирующих травителей, либо приготовлением поверхностей для перехода путем скалывания по плоскостям спайности. Первое из указанных выше требований сводится к тому, чтобы неровности поверхностей не сильно превышали межатомные расстояния в материалах. Это пе может быть достигнуто механической и химической обработкой поверхности. Указанным требованиям удовлетворяют поверхности, полученные скалыванием по плоскости спайности материалов, имеющих слоистую кристаллографическую структуру. Особенностью таких материалов является сильная внутрислоевая связь и относительно слабая связь между слоями, что позволяет получать скалыванием практически идеальные поверхности. Лимическая инертность сколотых поверхностей этих .материалов устраняет неооходи.мость ее подготовки травлением. |1спользоБаиие слоистых материалов, обладающих эластичностью, например таких как InSe и Gabe, позволяет снизить требования к илоскостиости поверхности используемых в паре с иим материалов при

изготовлении гетеропереходов предлагаемым способом. Это ооусловлеио тем, что благодаря своей эластичности отпосительпо тонкие слои (/--100 мкм) InSe или UaSe облегают перовности поверхности

второго материала, обеспечивая хороший контакт.

Изобретение реализовано па примере изготовления гетеропереходов в InSe-GaSe, InSe-InTe, InSe-Gale и p - я-переходов па InSe p- и н-типа и GaSe р- и /г-типа.

Пример 1. Из монокристаллического блока Gabe при иомощи лезвия вырезают пластину толщиной 0,3-0,6 мм и размерами 5-5 мм. Полученную пластину ориентируют так, чтобы плоекоеть епайности была перпендикулярна оси симметрии шестого порядка 6б. Далее от пластины по плоскости спайности отделяют слой с помощью ленты Jil-40- 19 (этот слой, приклеенный

к ленте, в работе в дальнейшем не используется). Оставшаяся часть пластины служит подложкой.

Аналогичным способом из InSe готовится пластина толщиной не более 300 мкм и

размерами 4-4 мм. Плоскость спайности этой пластины также ориентируется перпендикулярно оси симметрии Се. Затем с помощью той же ленты ЛТ-40-19 путем отслаивания (скалывания по плоскости

спайности) толщина пластины доводится до 10-100 iMKM. Полученная таким образом пленка InSe накладывается па подложку из GaSe, аккуратно разглаживается и прижимается к подложке с помощью лопаточки из фторопласта (тефлона).

Пример 2. Из монокристаллического блока GaSe я-тииа (р-типа) проводимости при помощи лезвия вырезают плаетину толщиной 0,3-0,6 мм и размерами 5-5 мм.

Полученную пластину ориентируют так, чтобы плоекоеть спайности была перпендикулярна оси симметрии щестого порядка Сб. Далее от пластины по плоскости спайности отделяют слой с помощью клейкой

ленты (этот слой, приклеепный к лепте, в работе в дальнейшем не используется). Оставшаяся часть пластины служит подложкой. Аналогичным способом из GaSe р-тина (л-типа) проводимости готовится

пластина толщиной не более 300 мкм и размерами 4-4 мм. Плоскость спайности этой пластины также ориептируется перпендикулярно оси симметрии С. Затем с помощью той же клейкой лепты путем отслаивания (скалывания по плоскости спайиости) толщина пластины доводится до 10-100 мкм. Полученная таким способом пленка GaSe р-типа (/г-типа) накладывается на подложку GaSe «-типа (р-типа), аккуратно разглаживается и прижимается к подложке с помощью лопаточки из фторопласта (тефлона). Полученные таким образом образцы (слои) обладают совершенной поверхностью, обусловленной слоистой кристаллографической структурой материалов, особенностью которой является сильная внутрислоевая связь и слабая связь между слоями.

Химическая инертность сколотых поверхностей устраняет необходимость их подготовки травлением.

Благодаря своей эластичности относительно тонкие слои InSe облегают неровности поверхности GaSe, обеспечивая хорощий контакт.

Предлагаемый способ изготовления оптических контактов для изготовления гетеропереходов прост, дещев и значительно расширяет круг материалов, пригодных для создания гетеропереходов. Он может быть использован при изготовлении электронных и оптоэлектронных приборов.

Формула изобретения

Применение иосядки на оптический контакт для изготовления р-я- и гетеропереходов.