Способ получения слоев тройного полупроводникового соединения — SU 1123467 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК АОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ ВТОР СНОМ,Ф иновод- шинев,ди в Са Адников",29.(71) Ордена Ленина Аизическститут им. П.Н.Лебедева"Штиница", 1980, с, 15.Белый И.М. и др. Синтезнений А 1,Са Аз и Са Аапри внедрении ионов А 1+ и РИФизика и техника полупрово1975, т.9, Ф 10, с. 2027-20(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВТРОЙНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО СОЕДИНЕНИЯ, включающий внедрение ионовв подложку из бинарного соединения,отличающийся тем, что,с целью получения высокоомного слоясоединения СЖаБс уменьшеннымсодержанием примесей, в плоскость1120 низкоомного сульфида кадмия,находящегося при температуре 288308 К, внедряют ионы Са с энергией 150-250 кэВ дозой 10"101 смпосле чего производят отжиг в потоке аргона при 693-753 К в течениеИзобретение относится к технологии изготовления материалов для электронной техники, в частности к технологии создания поликристаллического слоя полупроводникового5 соединения .на низкоомной подложке и изготовления р-Н-переходов.Изобретение может быть использовано для оптоэлектронных устройств и фотоприемников излучения.Известен способ получения слоев тройных соединений методом газотранспортных реакций с использованием йода в качестве транспортера 13.Недостатком этого способа является большое содержание примеси йода (И = 10 "см) в полученномУтройном соединении,Наиболее близким к изобретению является способ. получения слоев 0 тройного полупроводникового соединения, включающий внедрение ионов в подложку из бинарного соединения 23,Этот способ заключается во внедрении ионов с энергией 30 кэВ при суммарной дозе 3,5-5 10 "смна разогретую до 773 К подложку бинарного полупроводника.Однако существующий способ требует имплантации онов на горячую под-З 0 ложку, что неизбежно ведет к внедрению в слой образующегося тройногосоединения веществ, содержащихсяв объеме камеры ускорителя в качестве примесных дефектов. Решить вопрос получения слоев тройных полупроводниковых соединений на бинарнойподложке путем внедрения ионов на холодную ( Т = 793 К) подложку вуказанной выше работе не удалось. 40Это обусловлено тем, что при прогреве подложки при 723 К в вакууме втечение 1800 с после имплантацииионов, необходимом для уменьшениячисла радиационных дефектов кристаллической структуры, образующихся приимплатации, происходило улетучивание внедряемых в кристаллы СаАзна глубину 5 нм ионов А 1 и Р сэнергией 30 кэВ, а образование 50слоя нового тройного соединения непроисходило,Цель изобретения - получение высокоомного слоя тройного полупроводникового соединения СЙСаБс 55уменьшенным содержанием примесей,Поставленная цель достигается тем,что по способу получения слоев тройного полупроводникового соединения,включающему внедрение ионов в подложку иэ бинарного соединения, в плоскость 1120 низкоомного сульфида кадмия, находящегося при температуре288-308 К, внедряют ионы Са с энергией 150-250 кэВ дозой 10 - 10 смпосле чего производят отжиг в потокеаргона. при 693-753 К в течение(6-18) 10 с,Сущность изобретения заключает-ся в том, что низкая температура подложки при имплантации предотвращаетдиффузию, неконтролируемых примесейиз объема камеры ускорителя в кристалл и сохраняет близкий к стехиометричному состав подложки СЙБ из"замалого при данной температуре улетучивания кадмия и серы иэ кристаллической решетки.Другое отличие состоит в том, чтоимплантированные галлием до суммарнойдозы от 10 до 10 см подложки СЙБподвергаются в течение (6-18) 102 сотжигу при 693-753 К в потоке аргона,скорость которого у поверхности образ:цов может варьироваться от 0,2 до2 м/с, а давление равно одной атмосфере. Отжиг при данных. температурахнеобходим.для уменьшения числа радиационных дефектов, образующихся приимплантации, и для улучшения кристаллической структуры слоя образующегося тройного соединения СЙСа,Б 4, ПриТ ( 693 К процесс "залечивания" радиационных дефектов идет крайне медленно, и .и-этому требуется время отжига1800 с, Если проводить отжигменее 600. с, то решетка нового соеинения не успевает упорядочиться.,.ля высоких температур отжига Т753из подложки СЙБ начинается улетучивание кадмия и серы, а внедренный галлий диффундирует по всемуобъему подложки,. так что в поверхностном слое его становится недостаточно для образования СИСа Б 4.При дозах внедрения, меньших 10 " смв любой точке подложки СЙБ галлиянедостаточно для образования новоготройного соединения, а при дозах,больших 10 см 2, на поверхностиподложки образуется слой галлия,ухудшающий оптичеСкое свойствасистемы СЙСаБ- СЙБ.Использование при отжиге потокааргона исключает возможность проникновения в образующий слой1123467 0120 7 е 00 а 50 23 0 1200 1200 5 Н 0 77 Н 120 17 50: 1 е 0 250 Да 10 5 0 723 00 5 СЙСаБ каких-либо примесей, неизбежно присутствующих даже в вакууме.После отжига на поверхности подложки образуется высокоомный слой СйСаБ (удельное сопротивление 5 р 1 Оф "Ом"см) с малым содержанием примесей М 10 си з, о чем свидетельствуют спектры ФЛ слоев. В спектрах ФЛ фотолюминесценции слоев тройного полупроводникового соединения СЙСаЯ проявляются лишь уровни, связанные с отклонением состава от стехиометричного, а не с примесными дефектами.Предлагаемое техническое ре шение иллюстрируется следующими примерами.П р и м е р 1. В могокристаллы СЙБ ( у = 10 Ом-см) в плоскость 1120 при 293 К внедряют ионы галлия, Ю обладающие энергией 250,кэВ с суммарной дозой на единицу поверхности 5.10 см . Производится отжиг проим 16 -2плантированной подложки в потоке аргона при 723 К в течение 1200 с. 25 ри этом на поверхности подложки образуется слой СЙСаЯ (о 10 Ом см) толщиной 50 нм. 4П р и м е р 2. В плоскость 1120 низкоомного СИЯ (у - 1 О Омфсм). при 288 К внедряют ионы Са с энергией 250 кэВ и дозой 10: см . Затем производится отжиг образцов в потоке аргона при 753 К в течение 1800 с, Высокоемный слой СЙСаЯна подложке СЙБ имеет толщину 50 нм.П р и м е р 3. На плоскость 1120 низкоомного Сс 1 Я (р 10 Ом.см) при 308 К внедряют ионы Саф с энергией 150 кэВ и дозой 10 см . Затем проводят отжиг образцов в потоке аргона при 693 К в течение 600 с. Высокоомный слой. СЙСаБ (Я Ом см)В на подложке СЙБ имеет толщину 30 нм.П р и м е р 4. На плоскость 120 низкоомного СИБ (уО Ом см) внедряют ионы Са+, разогнанные на ускорителе до энергии 150 КэВ при до 6 -гзе 5 -10 см , После отжига в потоке аргона при 723 К в течение 900 с на подложке СИЯ образуется высокоомный слой Сна Я (р 10 Ом.см) тол.Эщиной 30 нм.Дополнительные примеры реализации предложенного способа представлены в таблице.1 23467 Продолжение таблицы 10 753 Ухудшаетсякачество подложки 1017 693 1200 250 623 12 ОО Нет 250 250 823 1200 Нет 753 1200 400 Нет Составитель Ю. КондратьевРедактор Л. Утехина Техред С.Мигунова Корректор А, Зимокосов Заказ 7025/2 Тираж 678 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Примеры реализации способа полу. чения слоя тройного полупроводникового соединения СЙСаБ путем внедрения ионов Саф в подложку бинарного соединения СЙБ при различных условиях обработки (наличие слоя соединения СЙСа Б определялось по спектрам фотолюмийесценции поверхности обработанных по указанному способу подложек СЙБ. Т = 80 К).Подл Использование предложенного спочсоба позволит получить высокоомные слои нового тройного полупроводникового соединения на низкоомной полупроводниковой подложке, что очень важно при изготовлении активных элементов, используемых в оптоэлектронике. Предложенный способ обеспечивает следующие технико-.экономические преимущества по сравнению со способом получения слоев тройного соединения Сна Бметодом газотранспортных. реакций:а) возможность получения поликристаллического слоя с малым содержанием примесей (И (10"см ),в то время как количество примесейв слоях, полученных по известному .способу, составляет 10 смб) надежное сохранение совершенства кристаллической структуры подложки благодаря использованию низких температур в предлагаемом способе (Т = 753 К), в отличие от1473 К в известном объектев) возможность регулирования толщины слоя нового соединения от30 нм до 50 нм и наличие резкой 35границы между слоем СЙСаБ+ и под.ложкой СЙБ, что значительно повышает качество активных элементовоптоэлектроники, изготовленныхсогласно предлагаемому способу.
Способ получения слоев тройного полупроводникового соединения