ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ InP

Настоящая полезная модель относится к полупроводниковой технике, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФЭП) на основе фосфида индия (InP), освещаемых со стороны подложки, и может быть использована для преобразования световой энергии, в частности лазерного излучения, в электрическую энергию.
Одной из причин потерь энергии в полупроводниковых приборах, в частности в фотоэлектрических преобразователях, являются потери на сопротивлении контактов. Уменьшение сопротивления контактов является важной проблемой для любых силовых приборов, например, для фотоприемников мощного лазерного излучения. В приборах на основе фосфида индия (InP) существует проблема получения омических контактов к InP. InP р-типа проводимости характеризуется высоким удельным сопротивлением и низкой подвижностью зарядов, из-за чего получение к нему омических контактов с низким сопротивлением представляет определенные сложности.
2
x
y
Известен фотодиод на основе InP (см. KR101738939, МПК H01L 31/0224, H01L 31/0306, опубл. 23.05.2017), который состоит из подложки InP, стоп-слоя травления из InGaAs, контактного слоя из n-InP, активного слоя из нелегированного InGaAs, слоя из нелегированного InP, просветляющего покрытия и электрических контактов. При этом в процессе формирования структуры в слое из InP изготавливают мезы в виде круга, протравленного на глубину покрывающего слоя, и кольца, протравленного на глубину немного большую, чем у покрывающего слоя, для дальнейшего формирования активационной зоны и защитного кольца. На протравленные мезы наносят Zn:SOG. При этом во избежание легирования лицевой поверхности диода, ее предварительно закрывают слоем SiO или SiN. После нанесения Zn:SOG на его поверхности изготавливают электрические контакты.
Недостатком известного фотодиода является сложность получения омического контакта на границе Zn-InGaAs.
Известен ФЭП на основе InP (см. CN202405297, МПК H01L 31/105, H01L 31/0224, H01S 5/026, опубл. 29.08.2012), включающий подложку из InP n-типа проводимости, буфферный слой из n-InP, поглощающий слой из нелегированного InGaAs, слой из InP р-типа проводимости и подконтактный слой из InGaAs р-типа проводимости для получения омических контактов. Контакт к слою р-типа проводимости был получен напылением титана, платины и золота в таком режиме, чтобы контакт закрывал всю р-область над диффузионным pn-переходом.
Недостатком известного ФЭП является использование в качестве подконтактного слоя к контактам р-типа проводимости слоя из InGaAs, который имеет значительно высокое сопротивление.
Известен ФЭП на основе InP (см. ЕР0404987, МПК H01L 31/0224, H01L 31/105, опубл. 02.01.1991), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. ФЭП-прототип включает подложку из InP n-типа проводимости, буферный слой из n-InP, активную область из n- и р- InGaAs, подконтактный слой р-типа проводимости из InGaAs или из InGaAsP, n- и р-контакты, нанесенные соответственно на подложку и на промежуточный слой, и слой из InP р-типа проводимости, нанесенный вне р-контакта.
Недостатком известного фотопреобразователя-прототипа является то, что использование к контактам р-типа проводимости подконтактного слоя из InGaAs или из InGaAsP не обеспечивают небольшое сопротивление для контакта р-типа проводимости.
Задачей настоящего технического решения являлась разработка фотоэлектрического преобразователя на основе InP, который бы имел минимальное сопротивление контакта р-типа проводимости.
Поставленная задача решается тем, что фотоэлектрический преобразователь включает подложку InP n-типа проводимости, буферный слой InP n-типа проводимости, активную область из нелегированного InGaAs, верхний слой InP р-типа проводимости, подконтактного слоя InAsP р-типа проводимости, n- и р-контактов, нанесенных соответственно на подложку и на подконтактный слой. Новым в настоящей полезной модели является выполнение подконтактного слоя из InAsP р-типа проводимости толщиной (100-300) нм.
0,98
0,02
В фотоэлектрическом преобразователе подконтактный слой может быть выполнен из InAsP, обеспечивающий наименьшее сопротивление контакта р-типа проводимости.
Толщина (100-300) нм подконтактного слоя, обусловлена тем, что при толщине подконтактного слоя меньше 100 нм при вплавлении контактов возможно взаимодействие контактной металлизации и нижележащих слоев, а при толщине более 300 нм, слой может начать оказывать значительное влияние на характеристики прибора, в том числе на смещение области пространственного заряда.
Настоящий ФЭП поясняется чертежом, где:
на фиг.1 схематически изображен вид сбоку в разрезе на ФЭП;
на фиг.2 показан вид сверху на ФЭП.
Настоящий ФЭП (см. фиг.1, фиг.2) содержит подложку 1 из InP n-типа проводимости, на которой сформированы буферный слой 2 из InP n-типа проводимости, активная область 3 из нелегированного InGaAs или InGaAsP, верхний слой 4 из InP р-типа проводимости, подконтактный слой 7 из InAsP р-типа проводимости толщиной (100-300) нм, n - контакт 5, нанесенный на подложку 1, р-контакт 6, нанесенный на подконтактный слой 7.
18
-3
18
-3
-3
2
-4
2
На двух подложках из InP (100), легированных Sn с концентрацией n=3⋅10 см, методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений (МОСГФЭ) были выращены структуры ФЭП-прототипа и настоящего ФЭП. Структуры отличались составом подконтактного слоя: в прототипе использован подконтактный слой InGaAs р-типа проводимости, а в настоящем ФЭП использован подконтактный слой InAsP р-типа проводимости. Подконтактные слои были легированы Zn с концентрацией р=1⋅10 см и имели толщину 200 нм. На полученные структуры через маску были нанесены контакты AgMn/Ni/Au с толщинами слоев 800/600/1000 А соответственно. Затем контакты вплавляли при температуре 380°С в атмосфере азота в течение 30 секунд. Удельные контактные сопротивления были измерены методом передающей линии (transmission line method). В результате измерений получено, что удельное сопротивление контактов в ФЭП-прототипе составило 3,9⋅10 Ом⋅см, а удельное сопротивление контактов в настоящем ФЭП составило 4⋅10 Ом⋅см.