172986. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető fotondetektor vagy fényelem előállítására
7 172986 4 felvitele után a szeletet több részre feldaraboljuk. A szétdarabolást a félvezető szeletben kialakult p-n átmenetnél mélyebb, meza technikájú marással, a szeletnek a kimart árokban gyémánt tűvel történő megkarcolásával, majd széttörésével végezzük. A találmány szerint előállított fotondetektor, illetve fényelem az ismert módon előállított fotondetektoroknál, illetve fényelemeknél érzékenyebb és jobb hatásfokú, továbbá egyszerűbben és olcsóbban állítható elő. A találmány szerint előállított fotondetektomál, illetve fényelemnél a reflexiócsökkentő rétegnek két feltételt kell kielégítenie. Először optikai vastagságának, ami a vastagság és a törésmutató szorzata, egyenlőnek kell lennie az érzékelni kívánt sugárzás hullámhossza negyedének páratlan számú többszörösével. Másodszor törésmutatójának a lehető legjobban meg kell közelítenie az őt közrefogó két közeg, pl. a levegő és a félvezető szelet, törésmutatójának szorzatából vont négyzetgyököt. Az első feltétel a rétegvastagság megfelelő beállításával a kívánt hullámhosszon átlátszó minden anyaggal teljesíthető, a második azonban már nehezebben. Pl. 589 nm hullámhosszúságú fényre a Si törésmutatójának négyzetgyöke 2,05, a Si02 törésmutatója viszont csak 1,46. A találmány szerinti további oxid, illetve nitrid anyagoknál a törésmutató értéke a következő: Ta205:2,3, NbaOs : 2,2, TiO : 2,2, A1203 :1,6-1,7, Sí3N4 :2,0—2,1. Az említett további oxid, illetve nitrid anyagok alkalmazása még azzal az előnnyel is jár, hogy dielektromos tulajdonságaik igen kedvezőek és sugárzási ellenállásuk jobb az Si02-nél. A felsorolt adalékolt dielektrikum rétegek felvihetők Ge, InP, GaAs, AlSb félvezető anyagokra is. A legnagyobb reflexiócsökkenést akkor kapjuk, ha a réteg vastagsága és törésmutatója a lehető legjobban megfelel a fenti két követelménynek. A találmányt a továbbiakban az eljárás fázisait két változatban szemléltető 1 —4. ábrák, valamint példák alapján ismertetjük. Az 1. és 2. ábrán a találmány szerinti eljárás egy példák ép peni foganatosítási módjának lépéseit szemléltetjük. Az 1. ábrán az a)—d) lépéseket, a 2. ábrán az e) lépést szemléltető vázlatos és nem méretarányos metszeti rajzot láthatunk. a) Adalékolt oxid vagy nitrid 2 réteget viszünk fel a félvezető 1 szeletre. b) Az adalékolt 2 rétegből történő diffúzióval az 1 szeletben 3 diffúziós réteget hozunk létre. c) Az oxid vagy nitrid 2 réteg vastagságát a reflexiócsökkentéshez szükséges értékre állítjuk be. d) A félvezető 1 szelet hátoldalára 5 kontaktust viszünk fel. Az oxid vagy nitrid 2 rétegen ablakokat nyitunk, és az ablakokra 4 kontaktust viszünk fel. Az 1 szeletben kialakult 3 diffúziós rétegnél mélyebb 6 árkokat marunk meza technikával, és a mart 6 árkokban az 1 szeletet megkarcoljuk. e) Az 1 szeletet a 6 árkok mentén széttörjük, és az 1 szelet darabjait 7 kivezetéssel ellátott 9 állványra forrasztjuk. A 4 kontaktust 8 kivezetéssel láljuk el. A 3. és 4. ábrán egy másik foganatosítási mód lépéseit szemléltetjük. a) Adalékolt oxid vagy nitrid 2 réteget viszünk fel félvezető 1 szeletre. b) A 2 réteg szelektív marásával megfelelő alakú és méretű szigeteket hozunk létre. c) Diffúzióval 3 diffúziós réteget hozunk létre a szigetek alatt. d) A 2 réteg vastagságát a reflexiócsökkentéshez szükséges értékekre állítjuk be. e) A 2 réteg szigetein ablakot nyitunk. Az ablakokra, azaz a 3 diffúziós rétegre 4 kontaktust, az 1 szelet olyan felületére, amely alatt nincs diffúziós réteg, 5 kontaktust viszünk fel. f) Az 1 szeletet pl. az 1. ábrán szemléltetett módon feldaraboljuk, és az egyes részeket 9 állványra erősítjük. A 4 és 5 kontaktusokat 8, illetve 7 kivezetéssel látjuk el. Mind a két foganatosítási módnál a kapott fényelemet a paraméterek mérésével ellenőrizzük. A találmány szerinti eljárásra az alábbi példákat adjuk meg. 1. példa Adalékolt oxid réteg készítése: n-típusú, 5 ohmcm fajlagos ellenállású szilícium szeletre pirolitikus úton bórral adalékolt Si02 réteget viszünk fel. A réteg leválasztásának körülményei a következők voltak: Tetraetoxiszilán (TEOS) gázáram N2 vivőgázzal: 50 liter/óra. TrimetÚborát (TMB) gázáram N2 vivőgázzal: 50 liter/óra. A pirolízis hőmérséklete 600 C°. A kapott Si02 réteg paraméterei az alábbiak: vastagság: 4720 Â optikai vastagság: 6702 Â bérkoncentráció: 6,11 • 10J1at/cm3. Diffúzió: A diffúzió villamos kályhában, 1250C° hőmérsékleten, N2 atmoszférában történik, időtartama 20 perc. A szilícium szeletben kapott diffúziós réteg adatai a következők: felületi töltéshordozó sűrűség 13,9 • 1019 at/cm3 p-n átmenet mélysége 3,3 /xm. Az Si02 réteg optikai vastagságának beállítása: Az Si02 legkisebb reflexióját, tehát a fényelem spektrális érzékenységének maximumát, kb. 700 nm-re kívánjuk beállítani. Ezért a Si02 rétegből ismert marási sebességű oxidmaróval (pufferolt HF oldattal) 3488 Â4 lemarunk. így a szelet felületén 1232 Â vastag Si02 réteg marad. Kontaktálás, darabolás, szerelés: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
