Планарная технология дает также возможность различными методами обработки противоположных граней кремниевой пластины создавать на них области с разными скоростями поверхностной рекомбинации. Наличие на противоположных гранях кремниевой пластины областей с разными скоростями поверхностной рекомбинации приводит к зависимости магниточувствительности от направления магнитной индукции [12, 13].

На асимметрию магниточувствительности существенно влияют время жизни неосновных носителей заряда т, длина d и толщина h базы магнитодиода, ско рости поверхностной рекомбинации si и Si на противоположных поверхностях базы [7].

При использовании кремния с известным временем жизни носителей зарядов и технологии, обеспечивающей получение определенных значений Si и S2, размеры d и h становятся основными параметрами, определяющими характеристики магнитодиода.

Для изготовления магнитодиодов, чувствительных к направлению магнитного поля, основным технологическим процессом является получение зои с пониженной скоростью поверхностной рекомбинации. Зоны с повыщенной скоростью рекомбинации создаются с помощью нарушения структуры полупроводника в локальных участках i-слоя либо на самой поверхности, либо около ее границы. Такие нарушения создаются пескоструйной обработкой, ионной бомбардировкой, введением в поверхностный слой примесей с глубокими уровнями [12, 14, 15]. Для обеспечения малой скорости повер.хностной рекомбинации (менее 10-100 см/с) необходимо создавать границы раздела полупроводника с диэлектриком с малой концентрацией рекомбинационных центров н с изгибом

зон, препятствующих движению не-

d, мкм

ZOO 300 Ш fi.MKM

Рис. 2.2. Зависимость расстояния между контактами d от толщины пластины h.

HJJJl!"""cooTBeroTBveT тем значениям d и Л. при которы.х /=3 мА. 1/= Ч-It) и

основных носителей к поверхности. Изгиб зон определяется типом и плотностью поверхностных состояний и зарядов в диэлектрике.

Поверхность с малой скоростью поверхностной рекомбинации создается низкотемпературной обработкой границы раздела кремния с окисью кремния в восстановительной среде [16], нанесением на поверхность кремния фосфоросилнкатного стекла [17], низкотемпературным окислением [18], формированием на границе раз- • дела отрицательного заряда [19].

Для изготовления магнитодиодов используется кремний КМД-гОБ". Пластины имеют кристаллографическую ориентацию по плоскости [111]. Для пассивации поверхности кремния н защиты элементов конструкции магнитодиода наносится пленка методом низкотемпературного (ниже 500°С) пиролитического разложения тетраэтокснсилана 81(ОСгН5)4. Нано-

Вывод r

2,2± 0,1

Kpucrna/r/i

0, J402

.Вывод 2

вывод 2

Вывод 7

Рис. 2 3. Конструкция (a) и типичная ВАХ (б) магнитодиода КДЗОЗЖ

В = -0,ЗТп В =0.5Тп

30 и.в

сятся два слоя общей толщиной 0,3-0,4 мкм. В технологии используются только низкотемпературные процессы, так как прн высоких температурах свойства используемого высокоомного кремния могут существенно изменяться из-за появления термоакцепторов.

Зона с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации формируется грубой шлифовкой грани, противоположной грани с контактами. Этим методом обеспечивается скорость рекомбинации выше 210 см/с. На «планарной» грани скорость поверхностной рекомбинации была существенно ниже.

Инжектирующий и антнзапнрающнй контакты создаются по планарно-сплавной технологии [9]. Вплавленне при температуре 600°С напыленного слоя-алюминия обеспечивает получение хорошего р+-р-перехода, а прогрев прн Г=460-470°С сплава золота с 1% сурьмы формирует р-п-переход. В настоящее время однозначного определения длины базовой области при планарной технологии не имеется. В этих магнитоднодах минимальное расстояние между краями контактных площадок 0,8 мм, а между их центрами 1,3 мм. Такие

же расртояния между контактами и в магнитодиодах КД301А~КД301Ж. В дальнейшем за длину базы будем условно принимать минимальное расстояние между краями контактных площадок.

Каждому значению длины базы соответствует оптимальное значение толщины магнитодиода, обеспечивающее наибольшую магниточувствительность. Подбор значений d и А для получения магнитодиодов с прямым падением ка-пряження 4-15 В, соответствующим требованиям ТУ при токе 3 мА, можно провести с помощью графика рис. 2.2. Конструкция и типичные вольт-амперные характеристики магнитодиодов приведены на рис. 2,3. Индукцию магнитного поля, отклоняющего носители заряда к «планарной» грани, на которой расположены контакты, будем условно обозначать В-, а индукцию противоположного направления В+.

В магнитодиодах, описываемых типов р+-р- и р-п-переходы могут изготавливаться также методом ионного легирования, описанным в § 2.1. Вольт-амперные характеристики полученных ионным легированием магнитодиодов практически не отличаются от ВАХ магнитодиодов, в которых контакты сформированы планарно-сплавной технологией. Магнитодиоды, выпускаемые промышленностью, изготовляются методами планарно-сплавной технологии.

2.3. ПЛАНАРНЫЕ МАГНИТОДИОДЫ КД304А-1-КД304Ж-1 И КД304А1-1-КД304Ж1-1

В -рассмотренных выше магнитодиодах неравновесная проводимость создавалась инжекцией неосновных носителей прямосмещеиным р-п-перехо-дом. Инжектировать неравновесные носители может и контакт металл -полупроводник при соответствующем соотношении разности работ выхода. Сам металл может инжектировать как дырки, так и электроны, поскольку выше уровня Ферми уровни заполнены дырками, а ниже электронами. Однако более эффективная инжекция обеспечивается при возникновении в полупроводнике инверсного слоя под действием контактной разности потенциалов. В этом случае основное падение напряжения будет на этом индуцированном контактной разностью потенциалов р-п-переходе, который и обеспечит инжекцию носителей при прямом смещении. В полупроводнике с исходной проводимостью, близкой к собственной, легко получить в инверсном слое намного большую концентрацию основных носителей по сравнению с концентрацией в базовой области, т. е. создать резко несимметричный р-п-переход и обеспечить условия односторонней инжекции неосновных носителей из инверсного слоя в базовую область. На основе таких структур, следоиательно, могут быть созданы высокоэффективные магнитодиоды.

Одним из наиболее подходящих для кремния металлов, как по разности работ выхода, так и по технологии изготовления, является алюминий. Работа выхода электронов из алюминия равна 3,74 эВ, в то время как для кремния Р-типа оиа составляет около 4,6 эВ. По этой причине на. поверхности кремния Р-типа, граничащей с алюминием, должен создаваться инверсный слой с высокой концентрацией электронов Это даст возможность получить малые обратные токи и высокую эффективность инжекции электронов при приложении отрицательного напряжения смещения к алюминию. В симметричных структурах, 18