Способ изготовления приемника теплового излучения

 

Использование: в измерительной технике . Сущность: перед нанесением окиси кремния на подложке из кремния п-типа проводимости вытравливают локальную область чувствительного элемента площадью S и высотой I, по всей поверхности подложки с помощью молекулярной эпитаксии выращивают эпитаксиальный слой с п-типом проводимости, с помощью фотолитографии формируют чувствительный элемент, путем перекомпенсации золотом формируют в эпитаксиальной пленке область р-типа проводимости , а затем весь полученный р-п-переход покрывают защитным слоем термического окисла, на который наносят поглощающее излучение покрытие с сопротивлением, превышающим сопротивление обратно смещенного р-п-перехода, и формируют омический контакт путем локального травления поглощающего покрытия и защитного окисла и покрывают пленкой диэлектрика. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ COBE ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 J 5/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4821625/25 (22) 09.04.90 (46) 23,06.93. Бюл, hh 23 (71) Институт энергетических проблем химической физики АН СССР (72) В.Л.Тальрозе, И.Н.Гончаров, В.Н.Емохонов и А.А.Шиляев (56) Ишанин Г.Г. и др. Приемники излучения оптического излучения. Л., Машиностроение, 1986, с.3-8, Авторское свидетельство СССР

hb 1394813, кл, G 01 J 5/26. 1487. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРИЕМНИКА ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: в измерительной технике. Сущность: перед нанесением окиси кремния на подложке из кремния и-типа

Изобретение относится к классу тепловых приемников электромагнитного излучения и способов их изготовления, и может быть использовано в измерительной технике для диагностики импульсного и непрерывного излучения в широком диапазоне длин волн (0,5--2000 мкм).

Цель изобретения — повышение обнаружительнойй способности быстродействующих тепловых приемников.

Поставленная цель достигается тем, что в известном приемнике состоящим из тонкопленочого чувствительного элемента, напь:ленного на слой окиси кремния, выращенного термическим окислением на массивной подложке кремния, тонкопленочный чувствительный элемент изготавливается в виде планарного р-и-перехода иэ кремния, по„„ Ы„„1822935 А1 проводимости вытравливают локальную область чувствительного элемента площадью

S и высотой I, по всей поверхности подложки с помощью молекулярной эпитаксии выращивают эпитаксиальный слой с ll-типом проводимости. с помощью фотолитографии формируют чувствительный элемент, путем перекомпенсации золотом формируют в эпитаксиальной пленке область р-типа проводимости, а затем весь полученный р-и-переход покрывают защитным слоем термического окисла, на который наносят поглощающее излучение покрытие с сопротивлением, превышающим сопротивление обратно смещенного р-п-перехода, и формируют омический контак1" путем локального травления поглощающего покрытия и защитного окисла и покрывают пленкой диэлектрика. 1 ил., 1 табл, крытого защитным слоем термического окисла и поглощающим излучение покрытием, а термочувствительная область р-и-перехода находится посередине чувствительного элемента, в котором отношение его длины к ширине составляет величину 0,5 — 20.

Поставленная цель достигается также способом изготовления теплового приемника, при котором на подложке из кремния и-типа вытравливают островок кремния площадью S< и высотой 1, а на всю поверхностью кремния за исключением поверхности островка наносят слой окиси кремния толщиной 1, причем уровень островка выравнивают с уровнем SION, после чего на полученной структуре выращивают эпитаксиальный слой кремния п-типа, из которого фотолитографией вытравливают чувстви1822935 тельный элемент площадью S, превышающей So, и часть эпитаксиальной пленки справа от островка легируют золотом до перекомпенсации в р-тип, затем весь полученный р-и-переход покрывают защитным слоем термического окисла, на который наносят поглощающее излучение порытие, с сопротивлением, превышающиМ сопротивление обратносмещенного р-п-перехода, затем стравливают часть покрытия и защитного окисла и к р-типу изготавливают омический контакт, который также покрывают пленкой диэлектрика, при этом островок кремния является положительным контактом, Именно, заявленный способ позволяет получить резкий р-п-переход иэ монокристаллического кремния и обеспечить увеличение обнаружительной способности при заявленном соотношении размеров и сохранить быстродействие приемника. Это позволяет сделать вывод о единстве изобретательского замысла.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что выращивание пленок кремния на диэлектрической подложке широко известно, однако, при изготовлении р-и-перехода в указанной связи он проявляет новое свойство, заключающееся в том, что пленка кремния вблизи островка растет в виде монокристалла, что приводит к уменьшению величины шума при сохранении быстродействия, так как эпитаксиальная пленка и-типа вблизи островка содержит минимальное количество дефектов и, следовательно, электроны проводимости имеют минимальное время жизни; часть перехода, удаленная от островка, содержит большее количество дефектов, но, благодаря наличию глубоких примесных уровней золота, время релаксации носителей заряда может быть уменьшено до величины 10 с.

Соотношение размеров чувствительного элемента в устройстве позволяет получить максимальную чувствительность, так как в центре чувствительного элемента температура при этом максимальна. В известных технических решениях в данной области чувствительный элемент реагирует на среднюю по приемной площадке температуру, которая меньше чем температура элемента в центре.

Изобретение поясняется чертежом, где показано поперечное сечение приемника.

Формула изобретения

Способ изготовления приемника теплового излучения, включающий нанесение на подложку иэ кремния термическим окислением слоя окиси кремния и напыление чувствительного элемента в виде платиновой пленки. отличающийся тем, что, с

35 целью повышения обнаружительной способности при сохранении быстродействия приемника, подложку выбирают из кремния с и-типом проводимости, перед нанесением слоя окиси кремния на подложке вытравли40 вают локальную область чувствительного .элемента площадью $ и высоте t, по всей поверхности подложки с помощью молекулярной эпитаксии выращивают эпитаксиальный A-слой, с помощью фотолитографии

45 формируют чувствительный элемент, путем перекомпенсации золотом формируют в эпитаксиальной пленке область р-типа проводимости, затем весь полученный р-и-переход покрывают защитным слоем термического

5

На подложке 1, которая представляет собой пластину кремния с проводимостью п-типа, вытравливается прямоугольный островок 2, часть кремния вне островка покрывается термическим окислом 3, На изготовленную структуру наращивается эпитаксиальный слой кремния п-типа, из которого формируется р-п-переход 4, покрытый защитный слоем термического окисла 5, На слой 5 наносится поглощающее покрытие (чернь) 6. Омический контакт 8 к р-области р-и-перехода наносится после удаления части покрытия 6 и окисла 5. Положительный вывод 7 приваривается термокомпрессией к подложке 1, (контакт золото + индий), отрицательный к омическому контакту р-области, Результаты, полученные в процессе изготовления и испытаний приемника сведены в таблицу.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства показали. что они наиболее эффективно может применяться в тепловизионных системах, где применение криогенных устройств для охлаждения матриц приемников по каким-либо причинам затруднено, окисла, на который наносят поглощающее излучение покрытие с сопротивлением, превышающим сопротивление обратно смещенного р-п-перехода, формируют омический контакт путем локального травления поглощающего покрытия и защитного окисла и покрывают пленкой диэлектрика.

1822935

Составитель А.Шиляев

Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2176 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5