Способ изготовления МПМ-фотодиода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) Способ изготовления МПМ-фотодиода, включающий формирование напылением на полупроводниковую подложку из арсенида галлия электродов, образующих барьер Шоттки с подложкой, отличающийся тем,что перед формированием электродов на подложку наращивают эпитаксиальный слой с концентрацией носителей 51017-51018 см-3 и между ним и электродами фотолитографией и плазмохимическим травлением создают зазор, который заполняют диэлектриком. Изобретение относится к области оптоэлектроники, в частности к фотодиодам со структурой металлполупроводник-металл, и может быть использовано в качестве фоточувствительных компонентов оптоэлектронных интегральных схем (а именно фотодиода с усилителем), в световодных системах связи, сканерах,пирометрах и др. системах. Известен способ изготовления МПМ-фотодиода 1, в котором на полуизолирующей полупроводниковой подложкеформируют осаждением(А) электроды и выводы на основе барьеров Шоттки. Недостатком данного способа является отсутствие пассивирующего покрытия, что приводит к низкой квантовой эффективности из-за высокой скорости поверхностной рекомбинации носителей заряда, вследствие захвата генерируемых излучением злектронно-дырочных пар ловушками фоточувствительной поверхности полупроводника между электродами высоким значениям темнового тока из-за значительного вклада поверхностной составляющей темнового тока, обусловленной процессами генерации-рекомбинации на поверхности полупроводника. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления МПМфотодиода 2, в котором в слаболегированном слое п-типас концентрацией менее 1015 см-3, выращенным эпитаксией из паровой фазы, на полуизолирующей полупроводниковой подложке , формируют осаждением алюминия электроды на основе барьеров Шоттки. Создание поверхностно-легированного слоя полупроводника позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации за счет отталкивания носителей заряда и предотвращения их захвата поверхностью. Недостатком данного способа является следующее вследствие того, что область пространственного за 3059 1 ряда, образуемая барьером Шоттки, включает область дефектной границы раздела поверхностнолегированного слоя и объема полупроводниковой подложки, генерационно-рекомбинационная составляющая темнового тока имеет высокое значение. Задачей изобретения является понижение уровня порога чувствительности, снижение темнового тока при больших напряжениях смещения на электродах и увеличение быстродействия МПМ-фотодиода. Эта задача достигается тем, что в МПМ-фотодиоде, включающем формирование напылением на полупроводниковую подложку из арсенида галлия электродов, образующих барьер Шоттки с подложкой, перед формированием электродов на подложку наращивают -эпитаксиальный слой с концентрацией носителей 51017 - 51018 см-3 и между ним и электродами фотолитографией и плазмохимическим травлением создают зазор, который заполняют диэлектриком. Металлические выводы от электродов с барьером Шоттки расположены на диэлектрическом покрытии. По сравнению с прототипом 2 предлагаемый способ имеет следующие отличия между поверхностно-легированным слоем и металлическими электродами образован воздушный зазор,заполненный диэлектриком, благодаря чему удатся снизить уровень порога чувствительности и снизить значение темнового тока при больших напряжениях смещения на электроде металлические выводы от электродов с барьером Шоттки расположены на диэлектрическом покрытии, за счт чего уменьшается паразитная мкость МПМ-фотодиода и увеличивается быстродействие фотодиода, определяемое постоянной времени -цепи. На фигурах 1-10 представлена последовательность технологических операций изготовления МПМфотодиода. При изготовлении фотодиода на полуизолирующей подложкевыращивался при Т 640 С-гидридным методом с сильнолегированным эпитаксиальным слоем -типа, на котором формируется диэлектрическое покрытие. На поверхность диэлектрика наносится слой фоторезиста и с помощью фотолитографии и плазмохимического травления 2 вскрываются окна в диэлектрике, химическим способом стравливается -слойи подтравливаетсяподложка, затем формируются электроды напылениеми последующим удалением фоторезистивной маски, после чего делается процесс фотолитографии и проводится последовательно плазмохимическое травление диэлектрика и сильнолегированного эпитаксиального слоядо полуизолирующей подложки , далее формируются металлические выводы к электродам на основе барьеров Шоттки с помощью напыленияи последующей фотолитографии и в завершение проводится пассивация поверхности структуры МПМ-фотодиода. На фиг. 1 представлена структура после наращивания эпитаксиального слоя -типа. На фиг. 2 представлена структура после нанесения и плазмохимического травления окон в диэлектрике. На фиг. 3 представлена структура после химического травления -слояи химического подтравливания подложки . На фиг. 4 представлена структура после напыления . На фиг. 5 представлена структура после формирования электродов с помощью удаления фоторезиста. На фиг. 6 представлена структура после фотолитографии под зазор между электродами и -слоем. На фиг. 7 представлена структура после плазмохимического травления диэлектрика и -слоя . На фиг. 8 представлена структура после удаления (ПХТ) фоторезиста. На фиг. 9 представлена структура после напыленияи фотолитографии под металлические выводы. На фиг. 10 представлена структура после пассивации поверхности. В качестве диэлектрика может использоваться низкотемпературный окисел, плазмохимический окисел и нитрид кремния с 2 толщиной 0,2-0,45 мкм. Электроды на основе барьера Шоттки могут формироваться напылением , -, -, -, - и -. В качестве плнки под взрыв можно использовать фоторезист ЭЛП-9, ЭЛП-9-051 Ш. Выводы к электродам на основе барьера Шоттки могут формироваться напылением , / и др. Пассивирующим покрытием могут служить слои 2, полученные методами низкотемпературного осаждения, или слои А 23, нанеснные методом вакуумного напыления, толщиной от 0,12-0,3 мкм. В качестве полупроводникового материала могут использоваться эпитаксиальные структуры б-типа САГ 2 БК, САГМК. Пример конкретного осуществления способа. На полуизолирующей подложке-гибридным методом при Т 640 С, 3,5 мин выращивали сильнолегированный -слой толщиной 0,12 мкм. Обезжиривание поверхности пластины проводим перед нанесением плазмохимического окисла (ПХО) по следующей схеме кипячение в диметилформамиде в течение 6 минут, кипячение в изопропиловом спирте в течение 6 мин. и выдержка в парах ИПС в течение 3 минут. Методом плазмохимического осаждения в среде моносилана и кислорода при Т 250 С в течение 60 минут выращивали подзатворный диэлектрик толщиной 0,3 мкм (фиг. 1). На диэлектрик наносили фоторезист ЭЛП-9-051 Ш и после проведения процесса фотолитографии и вскрытия окон в фоторезисте проводили плазмохимическое травление (ПХТ) в реакционной среде хладона 14(4) и кислорода (2) в течение 4,5 мин. Далее методом химического травления в перикисно - амиачном растворе состава 22420,35149 подтравливали поверхностьна глубину порядка 0,1 мкм, после че 2 3059 1 го методом вакуумного напыления наносили слой - толщиной 0,5 мкм в течение 150 сек и проводили удаление фоторезиста в диметилформамиде. Для создания зазора между электродами на основе барьера Шоттки и -слоем проводили фотолитографию, используя позитивный фоторезист ЭЛП-9 и плазмохимическое травление высоколегированного -слояв реакционной среде хладона 12(22) при расходе 2,5 лч на установке УТП ПДЭ-125-009 при рабочем давлении 0,2 Па и мощности 190 Вт в течение 25 с. Затем проводили плазмохимическое удаление фоторезиста в среде кислорода в течение 10 минут. Выводы электродов формировали методом взрывной фотолитографии, используя фоторезист ЭЛП-9051 Ш, с последующим нанесением - толщиной 0,8 мкм методом вакуумного напыления и удалением фоторезиста ЭЛП-9. Поверхность сформированной МПМ-структуры пассивировали плазмохимическим окислом толщиной 0,2 мкм в среде моносилана и кислорода при Т 190 С в течении 50 минут. По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет следующие преимущества благодаря тому, что в структуре МПМ-фотодетектора между поверхностно-легированным слоем и металлическими электродами образован воздушный зазор, запассивированный слоем 2, удатся снизить уровень порога чувствительности и снизить значение темнового тока при больших напряжениях смещения на электроде. Благодаря тому, что металлические выводы от электродов с барьером Шоттки расположены на диэлектрике, уменьшается паразитная мкость МПМ-фотодиода и увеличивается быстродействие фотодиода, определяемое постоянной времени -цепи. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.