Способ получения полупроводникового пьезопреобразователя Советский патент 1993 года по МПК H01L41/22 H01L21/02 

Изобретение предназначено для полчения полупроводниковых пьезопреобраователей на высокоомном рабочем слое и может быть использовано в радиоэлектроике для изготовления элементов в ультра- 5 звуковых линиях задержки, твердотельных силителях и генераторах, устройствах электронно-оптичтескй обработки информации. , ,.:-Jj , -

l/tseecT.eH способполучения полупро- .10 водникового пьезопреобразователя; заключающийся в вакуумном напылении озированного слоя меди на нагретую до 450°С низкоомную пластину сульфида кадмия в течение 14-40 мин и последующем 15 напылении (после остывания) на высокоомный рабочий слой пластины слоя серебра, служащего электродом.

Нанесение серебряного электрода несколько увеличивает электрическую прочно- 20 сть преобразователя, однако при этом значительно (больше чем на 30 дБ) возрастают потери на двойное пьезопреобразование..

Известен способ получения полупро- 25 водникового пьезопреобразователя, включающий нанесение компенсирующей примеси на низкоомную пластину монокристалда сульфида кадмия и диффузионный отжиг.30

Недостатком известного способа состоит в низкой электрической прочности, узкой полосе пропускания и низком рабочем диапазоне резонансных частот пьезопреобразователя..35

Целью изобретения является повышение электрической прочности без увеличения потерь на пьезопреобразование. расширение полосы пропускания и увеличение рабочего диапазона резонансных час- 40 тот пьезопреобразователя.

Указанная цель достигается тем, что диффузионный отжиг проводят на воздухе при температуре 250-350°С в течение 1-15 мин при одновременном воздействии света 45 с длиной волны 0,50-0,75 мкм и плотностью излучения 150-500 мВт/см , после чего пластину охлаждают и на поверхность пластины в вакууме наносят слой индия.

Процесс формирования высокоомного 50 рабочего слоя пьезопреобразователя при одновременном воздействии температуры и облучения приповерхностного слоя кристалла позволяет осуществить процесс диффузии компенсирующей примеси на 55 заданную глубину при более низких температурах, чем при получении пьезополупроводниковых преобразователей известными ранеетпособами. Принципиальное отличие данного сг особа от используемых в настоящее время при получении пьезопреобразователя состоит в том, что процесс компенсации и сгбразование высокоомного рабочего слоя в приповерхностной области пьезополупроводникового кристалла происходит при более низких температурах и обусловлен не только воздействием температурного отжига, но и процессом изменения зарядового состояния примеси или фотохимическими реакциями, происходящими в результате светового облучения кристалла при одновременном воздействии температуры. Сокращение продолжительности диффузионного отжига в настоящем способе уменьшает диффузионное размытие, образующееся при диффузии компенсирующей примеси, высокоомного рабочего слоя, в результате чего уменьшаются потери на пьезопреобразование.

Локальное облучение световым излучением части поверхности кристалла при одновременном воздействии температуры приводит увеличению скорости диффузии компенсирующей примеси на освещенных частях кристалла по сравнению с его затемненными частями. Образующиеся при этом диффузионные слои на затемненных и освещенных частях кристалла отличаются толщиной и профилем высокоомного рабочего слоя, что обеспечивает возможность изготовления многоканального пьезопреобразователя с различными резонансными частотами отдельных каналов.

П р и м е р. На пластину низкоомного сульфида кадмия Z-среза размером 5 х 5 х 10 мм напылением в вакууме ( 5 10 мм рт.ст.) наносили слой меди толщиной 5 мкм. Для отжига пластину помещали в муфельную печь типа СУОЛ-0,25, 1/12-MI с температурой , Одновременно на пластину направляли световой поток гелий-неонового лазера (длина волны 0.6328 мкм) с плотностью излучения 200 мВт/см . Время отжига и облучения составляло 10 мин. После этого пластина вынимались из печи. промывались ацетоном, на ее низкоомную сторону напыляли индиевый электрод, толщина слоя 20 мкм. Параметры полученного пьезопреобразователя следующие:

Резонансная частота fo МКц90

Полоса пропускания, Af %118

Потери на преобразование «, дБ 37 Напряжение пробоя на частоте 100МГц, В1Г)

Для получения сравнительных данных проводили опыты по получению пьезопреобразонателей с различными режимами отжига. Результаты приведены в таб. 1.

Использование настоящего способа получения полупроводникового пьезопреобразователя по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества:

улучшение электрической прочности пьезопреобразователя без увеличения потерь на пьезопреобразование;

расширение полосы пропускания;

увеличение диапазона резонансных частот в области низких частот;

возможность изготовления многоканальных пьезопреобразователей с различными частотами отдельных ка.налов. что значительно расширит области применения. В табл. 2 проведено сопоставление параметров пьезопреобразователей, полученных различными способами.

(56) Грищенко Е.К. Акуст. журнал, 1967, tvfe 3, с. 446-448.

Foster N.F.J. AppI Phys, 1963, 34, N; 4, p. 990-991.

Т a б л и ц a Г

по прототипу.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ. включающий нанесение компенсирующей примеси на низкоомную пластину монокристалла сульфида кадмия и диффузионный отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности без увеличения потерь на пьезопреобразование,расширенияполосы

Таблицэ2

пропускания и увеличения рабочего диапазона резрнансных частот пьезопреобразователя, диффузионный отжиг проводят на воздухе при температуре 250 - 350С в течение 1 - 15 мин при одновременном воздействии света с длиной волны 0,50 - 0,75 мкм и плотностью излучения 150 - 500 мВт/см , после чего пластину охлаждают и на поверхность пластины в вакууме наносят слой индия.