Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода



Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода
Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода
Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода
Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода
Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода

 

H01L27/14 - содержащие полупроводниковые компоненты, чувствительные к инфракрасному излучению, свету, коротковолновому электромагнитному или корпускулярному излучению, и предназначенные для преобразования энергии этих излучений в электрическую энергию или для управления электрической энергией с помощью таких излучений (компоненты, чувствительные к излучению, конструктивно связанные только с одним или несколькими электрическими источниками света H01L 31/14; соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42)

Владельцы патента RU 2532594:

Открытое акционерное общество "НПО "Орион" (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n-фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Способ изготовления кремниевого фотодиода согласно изобретению включает операции термического окисления, диффузии фосфора для формирования областей n+-типа проводимости, диффузии фосфора для геттерирования загрязняющих примесей, диффузии бора для формирования областей p+-типа проводимости, создания двухслойных омических контактов к фоточувствительной области, области охранного кольца и контактному слою p+-типа проводимости путем нанесения пленки золота с подслоем титана или хрома. При этом после выполнения термодиффузионных операций перед созданием омических контактов проводят дополнительный отжиг пластин с p-i-n структурами при температуре ~400°C в атмосфере азота или водорода в течение двух часов. Изобретение обеспечивает снижение уровня темнового тока (не менее чем на порядок) и увеличение процента выхода годных приборов. 5 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n-фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения (10-40 нс).

Одним из основных параметров таких ФД является величина темнового тока при рабочем напряжении, определяющая уровень шума ФД и, следовательно, его пороговую чувствительность.

Известно авторское свидетельство [№680538 с приоритетом от 19.02.1976 г., Климанов Е.А., Кулыманов А.В., Лисейкин В.П. «Способ изготовления р-i-n фотодиода»], в котором описан способ изготовления ФД, в котором для снижения темновых токов используется геттерирование электрически активных дефектов с помощью диффузионного n+-слоя, создаваемого на пассивных поверхностях пластины.

Известен патент США [US 4127932 с приоритетом от 06.08.1976 г., A.R. Hartman, Н. Melhior, D.P. Schinke, R.G. Smith, «Method of fabricating silicon photodiodes»], в котором для снижения темновых токов также используется геттерирование диффузионным слоем дефектов в объеме образцов и отжиг структур с изготовленной контактной системой в форминг-газе при 300°С для снижения плотности поверхностных состояний.

Известен кремниевый p-i-n-фотодиод большой площади [патент на полезную модель РФ №56069 U1, ФГУП «НПО «Орион»], чувствительный на длинах волн 1,06 мкм и 0,9 мкм, способ изготовления которого принят в качестве ближайшего аналога. В подложке из монокристаллического кремния р-типа проводимости с помощью диффузии фосфора через пленку двуокиси кремния (SiO2) сформированы области n+-типа проводимости: фоточувствительная область и область охранного кольца. На другой стороне подложки диффузией бора сформирован слой р+-типа проводимости. Создание двухслойных омических контактов к фоточувствительной области, области охранного кольца и контактному слою p+-типа проводимости осуществляется путем нанесения пленки золота с подслоем титана.

Недостатком указанных методов изготовления ФД является недостаточно полное удаление электрически активных центров из объема кремния, так как процесс геттерирования диффузионным слоем эффективно удаляет примеси с высокими коэффициентами диффузии (атомы переходных металлов), но недостаточно полно примеси металлов с низкими значениями коэффициентов диффузии (например, титан, ванадий), что приводит к повышенным значениям темнового тока.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня темнового тока (не менее чем на порядок) и увеличение процента выхода годных приборов.

Поставленная цель достигается тем, что для дополнительного снижения концентрации электрически активных центров с низкими значениями коэффициентов диффузии используется процесс их диффузии к стокам в объеме образца при дополнительном отжиге пластин после проведения термодиффузионных операций перед созданием омических контактов в атмосфере азота или водорода при температуре 400°C в течение двух часов. В этом случае внутренние стоки, образующиеся в объеме образцов при их охлаждении до комнатной температуры после последней высокотемпературной операции, дополнительно вытягивают на себя примеси из объема образца, переводя их в электрически неактивное состояние. Благодаря этому снижается концентрация генерационных центров, что приводит к снижению темнового тока ФД.

Технический результат обеспечивается тем, что после проведения следующих высокотемпературных термодиффузионных процессов для создания структуры ФД:

- термического окисления,

- диффузии фосфора для создания областей n+-типа проводимости (фоточувствительных площадок и охранного кольца),

- диффузии фосфора в тыльную поверхность пластины для геттерирования загрязняющих примесей,

- диффузии бора в тыльную поверхность пластины после стравливания геттерирующего n+-слоя для создания слоя р+-типа проводимости проводится отжиг пластин со сформированными p-i-n структурами при температуре ~400°С в атмосфере азота или водорода в течение 2-х часов.

Сущность изобретения поясняется схемой (фиг.1-5), на которой представлены последовательности термодиффузионных процессов, используемые при изготовлении аналога и предлагаемого изобретения:

фиг.1. Окисление;

фиг.2. Формирование n+-р переходов;

фиг.3. Геттерирование;

фиг.4. Формирование р+-области;

фиг.5. Отжиг.

Способ изготовления кремниевого фотодиода, включающий операции термического окисления, диффузии фосфора для формирования областей n+-типа проводимости, диффузии фосфора для геттерирования загрязняющих примесей, диффузии бора для формирования областей p+-типа проводимости, создания двухслойных омических контактов к фоточувствительной области, области охранного кольца и контактному слою p+-типа проводимости путем нанесения пленки золота с подслоем титана или хрома, отличающийся тем, что после выполнения термодиффузионных операций перед созданием омических контактов проводят дополнительный отжиг пластин с p-i-n структурами при температуре ~400°C в атмосфере азота или водорода в течение двух часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству фотоэлектрического преобразования. В устройстве фотоэлектрического преобразования, которое складывает сигналы множества элементов фотоэлектрического преобразования, включенных в состав блоков фотоэлектрического преобразования, каждый из множества элементов фотоэлектрического преобразования включает в себя первую полупроводниковую область первого типа проводимости, которая накапливает сигнальные несущие.

Изобретение относится к области интегральной микроэлектроники и предназначено для обработки оптической информации. Техническим результатом является повышение точности определения дальности до объектов в одном кадре одновременно с получением тепловизионного изображения.

Изобретение относится к электронной технике. В фоточувствительном приборе с зарядовой связью, имеющем подложку первого типа проводимости, в ее приповерхностной части, внутри области объемного канала переноса второго типа проводимости дополнительно сформирована примыкающая к обеспечивающей перенос заряда фоточувствительной области и имеющая с ней омический контакт дополнительная фоточувствительная область первого типа проводимости, имеющая область перекрытия с областью стоп-диффузии с образованием в этой области перекрытия омического контакта, причем находящаяся под ней область объемного канала переноса второго типа проводимости имеет более низкую концентрацию примеси, чем область объемного канала переноса под обеспечивающей перенос заряда фоточувствительной областью, при этом величина потенциала объемного канала переноса под дополнительной фоточувствительной областью меньше величины потенциала объемного канала переноса под обеспечивающей перенос заряда фоточувствительной областью, а глубина залегания дополнительной фоточувствительной области в области канала переноса соответствует глубине проникновения ультрафиолетового излучения в данную полупроводниковую подложку.

Изобретение относится к мультиспектральному считывающему устройству для считывания инфракрасных, монохромных и цветных изображений. Мультиспектральное фоточувствительное устройство содержит базовый слой со множеством макроблоков из составных считывающих пикселов, по меньшей мере, один составной считывающий пиксел содержит, по меньшей мере, два базовых считывающих пиксела, размещенных в слоях вдоль направления испускания света, причем каждый слой имеет один базовый считывающий пиксел, и базовые считывающие пикселы распределены на верхней стороне или нижней стороне, либо на верхней стороне и нижней стороне базового слоя, и каждая сторона содержит самое большее два слоя, причем полосы спектра, считываемые посредством базовых считывающих пикселов в одних и тех же составных считывающих пикселах, соответственно, являются ортогональными друг другу.

Изобретение относится к светочувствительному устройству, а также к способу считывания и к его схеме считывания. Светочувствительное устройство содержит пиксельную матрицу и схему считывания, причем передающий затвор для соединения соседних пикселей и переноса заряда между соединенными пикселями расположен между, по меньшей мере, некоторыми указанными пикселями в пиксельной матрице, схема считывания используется для считывания заряда пикселя в пиксельной матрице, упомянутый заряд является, по меньшей мере, одним из собственного заряда упомянутого пикселя, заряда, переносимого из пикселя, соседнего с упомянутым пикселем, суперпозиции собственного заряда упомянутого пикселя и заряда, переносимого из одного или более пикселей, соседних с упомянутым пикселем, и суперпозиции зарядов переноса двух или более пикселей, соседних с упомянутым пикселем.

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к способам и устройствам для управления затворами полевых транзисторов или затворами биполярных транзисторов с изолированными затворами.

Обеспечено твердотельное устройство захвата изображения, способное на подавление генерирования темнового тока и/или тока утечки. Твердотельное устройство захвата изображения имеет первую подложку, снабженную фотоэлектрическим преобразователем на ее первичной поверхности, первую структуру разводки, имеющую первый контактный участок, который содержит проводящий материал, вторую подложку, снабженную частью периферийной схемы на ее первичной поверхности, и вторую структуру разводки, имеющую второй контактный участок, который содержит проводящий материал.

Изобретение относится к многоэлементным или матричным фотоприемникам (МФП) на основе антимонида индия, чувствительным в спектральном диапазоне 3-5 мкм. Конструкция МФП позволяет повысить выход годных и улучшить однородность параметров МФП в серийном производстве за счет увеличения квантовой эффективности и устранения эффекта «памяти» и влияния клеевого соединения на величину фототоков фоточувствительных элементов (ФЧЭ).

Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к фоточувствительным матрицам приемников оптических, рентгеновских излучений и изображений для применения в фотоаппаратах, видеокамерах, сотовых телефонах, медицинских рентгеновских панелях, а также в универсальных твердотельных экранах, способных одновременно как принимать фотоизображение, так его и воспроизводить на этом же экране.

Изобретение относится к области создания детекторов инфракрасного излучения и касается болометрического ИК-детектора. Детектор состоит из мембраны площадью S с термочувствительным элементом (ТЧЭ) и поглотителем электромагнитной энергии (ПЭЭ), прикрепленной к подложке с помощью токопроводящих шинок.

Изобретение относится к мультиспектральным считывающим фоточувствительным устройствам для считывания субдискретизированных данных фоточувствительных пикселов в фоточувствительных кристаллах с большой матрицей. Техническим результатом является обеспечение субдискретизации с высокой производительностью и эффективной обработки изображений. Указанный технический результат достигается тем, что мультиспектральное фоточувствительное устройство и способ дискретизации пикселов включает: первый процесс комбинирования для комбинирования и дискретизации двух смежных пикселов в идентичной строке и различном столбце, или в различной строке и идентичном столбце, или в различной строке и различном столбце в пикселной матрице, чтобы получать данные дискретизации первого комбинированного пиксела; второй процесс комбинирования для комбинирования и дискретизации данных дискретизации первого комбинированного пиксела, полученного из первого блока комбинирования, чтобы получать данные дискретизации второго комбинированного пиксела; и третий процесс комбинирования, данные дискретизации третьего комбинированного пиксела получаются посредством способа для преобразования цветов и масштабирования изображений в цифровом пространстве. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в оптико-электронных приборах (ОЭП) ориентации по звездам, содержащих матричный фотоприемник с накоплением заряда. Решение заключается в проецировании на фоточувствительную площадку фотоприемника через объектив изображения участка звездного неба в трех или более спектральных диапазонах и калибрационных меток с изменяемым временем экспозиции, выделении изображений звездных объектов во всех спектральных диапазонах и формировании мультиспектрального изображения звездных объектов путем выбора по каждому звездному объекту изображения того спектрального диапазона, средняя величина амплитуды в котором оказывается наибольшей, измерении линейных координат центров изображений звезд и калибрационных отметок и пересчете линейных координат центров изображений звезд в угловые координаты звезд в базовой приборной системе координат с учетом результатов измерений линейных координат центров изображений калибрационных отметок. Технический результат - увеличение точности измерения угловых координат звезд за счет повышения отношения сигнал/шум путем обработки изображений звезд в раздельных спектральных диапазонах. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области фотоэлектроники, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФП) для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Технический результат заключается в повышении эффективности преобразователей солнечной энергии, упрощении технологии изготовления при одновременном снижении ее себестоимости и увеличении светоприемной поверхности фотопреобразователя. Способ изготовления фотопреобразователя на основе оксида алюминия включает изготовление пористой пластины с размерами пор, равными нанометрам, в качестве пористой пластины используют оксид алюминия, в поры которого осаждают и заполняют полупроводниковый материал, при этом заполнение пор осуществляют при импульсном напряжении прямоугольной формы амплитудой 650-720 В и плотностью тока 8-10 А/см2 в электролите диметилсульфоксида следующего состава в г/л: хлорид цинка - 8,2-8,35, сера - 6,5-7,0. 1 табл.

Изобретение относится к области интегральной микроэлектроники и предназначено для систем приема и обработки оптической информации. Ячейка устройства считывания фотоприемных матриц с аналого-цифровым преобразованием содержит входной узел, интегрирующую емкость с одной из обкладок, закороченной на землю, счетчик, триггер Шмитта, сдвиговый регистр. Счетчик реализован с отсутствием сброса, m-разрядным. Входной узел выполнен в составе трех полевых транзисторов. Первый транзистор, предназначенный для остановки счета, выполнен с возможностью подачи на его исток потенциала, равного по величине напряжению питания аналоговой части, на затвор - сигнала остановки счета, сток первого транзистора соединен с истоком второго транзистора, предназначенного для зарядки интегрирующей емкости. Сток его соединен со второй обкладкой интегрирующей емкости, затвор - с первым выходом триггера Шмитта и вторым входом m-разрядного счетчика. Третий транзистор предназначен для задания смещения фотодиода, выполнен с возможностью использования его затвора в качестве входа задания подпорогового режима транзистора и соединения его истока с фотодиодом. Сток третьего транзистора соединен со стоком второго транзистора, второй обкладкой интегрирующей емкости и с входом триггера Шмитта. С входом триггера Шмитта также соединены сток второго транзистора и вторая обкладка интегрирующей емкости. Первый выход триггера Шмитта соединен со вторым входом m-разрядного счетчика, а второй выход триггера Шмитта соединен с первым входом m-разрядного счетчика. Выход m-разрядного счетчика соединен m-разрядной шиной передачи данных с m-разрядным входом сдвигового регистра. В сдвиговом регистре выполнены также вход, предназначенный для соединения с выходом сдвигового регистра предыдущей ячейки, вход для подачи сигнала загрузки числа из счетчика в сдвиговый регистр, вход для подачи сигнала считывания информации из сдвигового регистра и вход для подачи инвертированного сигнала считывания информации из сдвигового регистра. Выход сдвигового регистра предназначен для соединения его с входом сдвигового регистра последующей ячейки. Ячейкой достигается снижение энергопотребления, количества управляющих сигналов, реализация последовательного, упрощенного, вывода данных и миниатюризация. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

В устройстве фотоэлектрического преобразования, способном на суммирование сигналов элементов фотоэлектрического преобразования, включенных в блоки фотоэлектрического преобразования, каждый из элементов фотоэлектрического преобразования включает в себя первую полупроводниковую область первого типа удельной проводимости для сбора сигнального заряда, вторая полупроводниковая область второго типа удельной проводимости размещена между элементами фотоэлектрического преобразования, размещенными рядом друг с другом и включенными в блок фотоэлектрического преобразования, и третья полупроводниковая область второго типа удельной проводимости размещена между элементами фотоэлектрического преобразования, размещенными рядом друг с другом среди множества элементов фотоэлектрического преобразования и включенными в разные блоки фотоэлектрического преобразования, размещенные рядом друг с другом. Концентрация примеси второй полупроводниковой области ниже концентрации примеси третьей полупроводниковой области. Изобретение обеспечивает получение требуемого сигнала посредством использования надлежащей изоляционной структуры. 4 н. и 15 з.п.ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к фоточувствительным приборам, предназначенным для обнаружения и регистрации инфракрасного (ИК) излучения в нескольких спектральных поддиапазонах инфракрасной области спектра от 3,5 до 12,7 мкм. Многокристальное многоцветное фотоприемное устройство (ФПУ) с расширенной спектральной характеристикой квантовой эффективности содержит кристаллы матриц фоточувствительных элементов (МФЧЭ), детектирующих излучение в различных спектральных диапазонах ИК области спектра, гибридизированных с большими интегральными схемами (БИС) считывания сигнала, при этом с целью расширения спектральной характеристики квантовой эффективности, обеспечения компактности конструкции и повышения универсальности применения устройство содержит как минимум четыре кристалла МФЧЭ, гибридизированных индиевыми микроконтактами с одной или четырьмя БИС считывания сигнала, каждый фоточувствительный модуль, состоящий из кристалла МФЧЭ и БИС считывания или части БИС считывания, настроен на отдельный заданный диапазон ИК области спектра, фоточувствительные модули расположены блочно с минимальным зазором между кристаллами (10-20 мкм). 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к изготовлению фокальных матричных приемников. Способ изготовления фокального матричного приемника, содержащего по меньшей мере один пиксель, включает следующие этапы: формирование первой пластины с находящимся на ее поверхности чувствительным материалом, покрытым первым жертвенным слоем, при этом чувствительный материал формирует на первой пластине один или более пикселей, выполнение опорных ножек для по меньшей мере одного пикселя внутри первого жертвенного слоя и формирование в поверхности первого жертвенного слоя первых проводящих участков, которые находятся в контакте с опорными ножками, формирование второй пластины, снабженной считывающей интегральной схемой (ROIC), при этом вторая пластина покрыта вторым жертвенным слоем, в котором сформированы вторые проводящие участки, находящиеся в контакте с ROIC, приведение жертвенных оксидных слоев первой и второй пластин в контакт друг с другом таким образом, чтобы первые и вторые контактные участки совместились между собой и вместе образовали проводящую перемычку, и сращивание указанных первой и второй пластин друг с другом так, что после удаления объемного жертвенного слоя с первой пластины чувствительный материал переносится с первой пластины на вторую, и удаление жертвенных оксидных слоев с открыванием по меньшей мере одного пикселя, причем опорные ножки находятся полностью между чувствительным материалом своего пикселя и второй пластиной. Изобретение обеспечивает создание фокального матричного приемника с максимизированной активной чувствительной поверхностью. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к изготовлению фокальных матричных приемников. Способ изготовления фокального матричного приемника, содержащего один или более пикселей, включает подготовку первой пластины с находящимся на ее поверхности чувствительным материалом, покрытым первым жертвенным слоем, подготовку второй пластины, снабженной считывающей интегральной схемой (ROIC) и контактной площадкой, покрытой вторым жертвенным слоем, в котором сформированы опорные ножки, находящиеся в контакте с контактными площадками и покрытые дополнительным жертвенным слоем, сращивание жертвенных слоев первой и второй пластин таким образом, что после удаления с первой пластины объемного жертвенного слоя чувствительный материал переносится с первой пластины на вторую пластину, формирование пикселя в чувствительном материале над каждой опорной ножкой или каждой группой опорных ножек и образование в каждом формируемом пикселе сквозной перемычки для обеспечения электрического соединения между верхней поверхностью пикселя и его опорной ножкой или опорными ножками и удаление жертвенных слоев с открыванием одного или более пикселей, причем единственный или каждый пиксель формируют таким образом, что его опорные ножки находятся полностью под чувствительным материалом пикселя. Изобретение обеспечивает создание фокального матричного приемника с максимизированной активной чувствительной поверхностью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано для пространственно-временной обработки изображений. Техническим результатом изобретения является обеспечение адаптации к уровню освещенности без каких-либо ограничений на значения отсчетов импульсной характеристики при выделении неподвижных и движущихся слабоконтрастных объектов на нестационарном фоне при пространственно-временной обработке изображений. Способ пространственно-временной обработки изображений на основе матриц ФПЗС заключается в пространственно-временной обработке изображения в виде свертки изображения, проецируемого на матрицу фоточувствительных приборов с зарядовой связью (ФПЗС), с импульсной характеристикой реализуемого пространственно-временного фильтра (ПВФ). Пространственно-временная свертка изображения осуществляется на двух матрицах фоточувствительных приборов с зарядовой связью. На одной из матриц производится свертка изображения с положительными отсчетами импульсной характеристики, а на второй - с отрицательными. Формируется разность сигналов с выходов фоточувствительных приборов с зарядовой связью как общего выходного.

Изобретение относится к матрицам фоточувствительных элементов (МФЧЭ), используемых в матричных фотоприемных устройствах (МФПУ) для тепловизионных систем обзора. МФЧЭ включает широкозонную полупроводниковую подложку, толщина которой не менее чем на порядок превышает диффузионную длину неосновных носителей заряда, расположенное на лицевой стороне подложки просветляющее диэлектрическое покрытие и расположенные на тыльной стороне подложки фоточувствительные элементы (ФЧЭ) с узкозонным активным слоем. Согласно изобретению МФЧЭ содержит дополнительный слой, расположенный между подложкой и просветляющим диэлектрическим покрытием, ширина запрещенной зоны дополнительного слоя не превышает ширину запрещенной зоны подложки и превышает ширину запрещенной зоны узкозонного активного слоя ФЧЭ, а скорость безизлучательной рекомбинации неосновных носителей в дополнительном слое не менее чем на порядок превышает скорость излучательной рекомбинации. Задачей заявляемого устройства является повышение отношения сигнал/шум МФЧЭ. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх