Способ изготовления магнитодиодов Советский патент 1983 года по МПК H01L21/263 

СО

Од

Изобретение относится к облает полупроводникового приборостроения и может быть использовано для создания полупроводниковых гальваномагнитных приборов.

Создание магнитодиодов существенно расширило возможность применения полупроводниковых гальваномагнитных приборов. Гораздо более высокая магниточувствительность по сравнению с лучшими преобразователями Холла и . магниторезисторами при сохранении малых габаритов и малой потребляемой мощности исключает необходимость применерия дополнительных усилителей, что упрощает построение электронных схем и существенно повышает их надежность. Основные области использования магнитодиодных приборов связаны с возможностью эффективного преобразования с их помощью малых механических перемещений в электрические сигналы достаточно большой амплитуды.

Известен способ изготовления магнитодиодов, включающий операции создания инжектирующего и невыпрямл.яющего контактов на полупроводниковой пластине/ разделения пла стины на отдельные структуры, сборки и герметизации приборов 13«

Недостатком способа является малая магниточувствительность приборов и малая рабочая частота.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ изготовления магнитодиодов, включающий операции создания инжектирующего и невыпрямляющего контактов на пластине полуизолирующего кремния, измерения электрических параметров, технологической доводки магниточувствительности.до максимального значения, разделения пластины на отдельныеструктуры, сборки и герметизации приборов С2 .

Известный способ создания магнитодиодов включает в себя последовательное выполнение следующих операций: механическая резка материала (креМния); шлифовка с химической обработкой; изготовление контактов; измерение электрических параметров образцов; доводка, т.е. дополнительная шлифовка с последующей химической обработкой для достижения максимального значения магниточувствительности скрайбирование сборка и герметизация отдельных магнитодиодов ИзвестЕШй способ создания магнитодиодов обладает следующими недостатками;

доводка образцов с целью получения высокого значения магниточувствительности до разделения пластины на отдельные приборы производится с применением трудоемких механикохимических операций;.

значительное влияние состояния поверхности диодной структуры магниточувств«тельность приводит в ряде случаев к существенному отличию параметров приборов до и после разделения пластины на отдельные магнитодиоды. После этого доводка готовых приборов известными способами принципиально невозможна, что уменьшает процент выхода годных магнито0 диодов;

применение особо чистого кремния с высоким исходным временем жизни неосновных носителей обуславливает сравнительно узкий диапазон частот

5 воспринимаемых магнитодиодом сигналов.

Целью настоящего изобретения является повышение процента выхода годных приборов.

Q Поставленная цель достигается тем, .что согласно способу изготовления магнитодиодов, включающему операции создания инжектирующего и невыпрямляющего контактов на пластине полу5 изолирующего кремния, измерения электрических параметров, технологической доводки магниточувствительности до максимального значения, разделения пластины на отдельные структурь,

0 сборки и герметизации приборов, расстояние между контактами уменьшают в 2-3 раза, а измерение электричес- , ких параметрО1в и доводку структур производят после герметизации приг боров, причем доводку осуществляют путем введения в кремний радиационных дефектов нейтронным облучением, а также тем, что облучение проводят дозой (0,9-2,6)10 2н/см2.

Возникающие под действием облучения структурные дефекты увеличивают скорость рекомбинации неосновных носителей, т.е. снижают время их жизни и, следовательно, диффузионную длину, одновременно несколько увеличивая удельное сопротивление базы. При этом достигается требуемая величина (cf/L) опт , где d - длина базовой области диЬда; L, - диффузионная длина носителей заряда, соответствую0 Щая максимуму магниточувствительности. Уменьшение эффективного времени жизни неравновесных носителей приводит к расширению частотного диапазона полученных магнитодиодов.

Оптимальный интервал доз облучения был установлен экспериментально.

Пример. Для создания магнитодиодов по предложенному способу из слитка базового материала р- Si с 60 удельным сопротивлением кОм «см были нарезаны пластины толщиной 0,6 мм.

Поверхности их шлифовались порошком М10-М5, после чего полировались алмазной пастой АСМ-1-5 мкм и подвергались химическому травлению. Затем были созданы контакты: инжектирующий контакт, был изготовлен вплавлением в базовую пластину золота с сурьмой, а невыпрямляющий контакт - вплавлением алюминия,.причем расстояние между ними составляло 150-250 мкм, т.е. было в 2-3 раза меньше, чем у серийных магнитодиодов КД 303 {этим достигалось и уменьшение общих габаритов прибора). Измерение электрических параметров диодных структур после скрайбирования, сборки и герметизации дали следующие результаты: прямое падение напряжения Upp(4-5) В при силе тока Э г 3 мА,магниточувствитеЛьность практически отсутствовала.

Далее они подвергались облучению нейтронами.

Облучение нейтронами .с энергией 14 МэВ проводилось на нейтронном генераторе, работающем в непрерывном режиме на смешанном дейтериево-тритиевом источнике при комнатной температуре . Мощность потоков нейтронов

108+ с 1(

н составляла 10 -10Необхосм2с

димая доза облучения для данных ди-. одных структур определялась по кривой зависимости магниточувствительности от дозы облучения.

12 н При интегральных потоках 10

обеспечивалась максимальная магниточувствитеЛьность, т.е. достигалось

3о оптимальное значение -: .

Облучение нейтронами со спектром близким к спектру деления, производилось в атомном реакторе ВВР-К. Тепловые нейтроны отсекались кадмиевым фильтром толщиной в 1 мм. Плотность потока составляла 1,.

см2с

При дозиметрии потока учитывались нейтроны с энер1ией Е, Е 0,1 МэВ.

После облучения прямое падение напряжения на магнитодиодах возросло до Ц,р-( 12-14) В,магниточувствитеЛьность достигла значения -g -- (10-15) I

при токе 1 3 мА, В 0,3 Т.

Q Сравнение частотных характеристик

магнитодиодов, созданных предложенн способом, и магнитодиодов КДЗОЗ с аналогичными значениями и т показало, что интервал рабочих частот определенный по уменьшению выходно15го сигнала до уровня 0,7, у созданных по предложенному способу магнитодиодов был в 4-6 раз шире. Исследование временной зависимости параметров магнитодиодов, созданных с

20 применением нейтронного облучения, показало, что в течение длительного времени хранения при нормальных условиях (3 лет) параметры их не изменяются.

25 Таким образом, магнитодиоды, изготовленные по предложенному способу, имеют одинаковую по величине с отечественными приборами КД301, КДЗОЗ, Кд304 магниточувствитеЛь30ность, превосходя их по частотным свойствам и обладая меньшими габаритами.

Все приборы в партии, изготовленной по предложенному способу, были

35 годньми.

Предложенный спос.об для своей реализации не требует создания какого-либо, специального оборудования и доработки и может быть использован на предприятиях электронной

40 промышленности при изготовлении манитодиодов.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОДИОДОВ, включающий операции создания инжектирующего и невыпрямляюi щего контактов на пластине полуизолирующего кремния, измерения электрических параметров, технологической доводки магниточувствительности до максимального значения, разделения пластины на отдельные структуры, сборки и герметизации приборов, отличающийся тем, что, с целью повышения процента выхода годных приборов, расстояние между контактами уменьшают в 2-3 раза, а измерение электрических паршлетров и доводку структур производят после згерметизации приборов, п|)ичем доводку осуществляют путем введения в кремний радиационных дефектов нейтронным облучением. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а -., (Л ю щ и и с я тем, что облучение проводят дозой- (О,9-2,6) 10 2н/см2.