Способ изготовления многоэлементного ик фотоприемника


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 2628449:

Акционерное общество "НПО "Орион" (RU)

Изобретение относится к способу изготовления многоэлементных или матричных фотоприемников на основе антимонида индия. Многоэлементный фотоприемник на основе антимонида индия включает матрицу фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с антиотражающим покрытием на освещаемой стороне фоточувствительных элементов (ФЧЭ), соединенных микроконтактами со схемой считывания. Предлагаемый способ включает пассивацию освещаемой поверхности ФЧЭ перед формированием антиотражающего покрытия, заключающуюся в том, что перед напылением антиотражающего покрытия с поверхности МФЧЭ ионным травлением удаляется слой собственного окисла без разгерметизации вакуумной камеры, что позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации фотогенерированных носителей тока и тем повысить квантовую эффективность и устранить захват носителей медленными состояниями. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности, улучшение однородности параметров матричных фотоприемников в серийном производстве за счет повышения квантовой эффективности фоточувствительных элементов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам изготовления многоэлементных или матричных фотоприемников (МФП) на основе антимонида индия.

Многоэлементный фотоприемник на основе антимонида индия включает матрицу фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с антиотражающим покрытием на освещаемой стороне фоточувствительных фотоэлементов (ФЧЭ), соединенных микроконтактами со схемой считывания.

Предлагаемый способ включает пассивацию освещаемой поверхности фоточувствительного элемента перед формированием антиотражающего покрытия, заключающуюся в том, что перед напылением антиотражающего покрытия с поверхности МФЧЭ ионным травлением удаляется слой собственного окисла без разгерметизации вакуумной камеры, что позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации фотогенерированных носителей тока и тем повысить квантовую эффективность и устранить захват носителей медленными состояниями.

Известный способ [патент на изобретение RU №2519024] изготовления многоэлементных или МФП на основе антимонида индия, чувствительных в спектральном диапазоне 3-5 мкм, включает в фотоприемник МФЧЭ на основе фотодиодов, кремниевый МОП-мультиплексор, холодный экран с диафрагмой и светофильтром, микрокриогенную систему (МКС) и корпус с окном для приема входного ИК-излучения.

МФЧЭ поэлементно скоммутирована с МОП-мультиплексором при помощи индиевых столбиков от каждого фотодиода и контакта к общей базе (подложке). МОП-мультиплексор с МФЧЭ расположен на растре, который установлен на холодном пальце МКС. Холодный экран окружает МФЧЭ и МОП-мультиплексор, пропуская входное ИК-излучение сквозь диафрагму и светофильтр к МФЧЭ. Корпус вакуумирован для снижения теплопритока к МКС.

Регистрируемое излучение падает на тыльную (освещаемую) сторону МФЧЭ, покрытую просветляющим диэлектрическим слоем, и поглощается в тонкой базе антимонида индия. При поглощении излучения происходит генерация электрон-дырочных пар. Неосновные носители тока (для базы n-типа проводимости это дырки, а для базы р-типа проводимости это электроны) движутся к р-n переходам, генерируя в них фототоки. Эти фототоки снимаются с помощью контактов к каждому фотодиоду и контакта к общей базе и поступают в МОП-мультиплексор.

В известном способе авторы предлагают минимизировать влияние наличия на тыльной (освещаемой) стороне МФЧЭ приповерхностного слоя, в котором происходит эффективное «отсасывание» к поверхности неосновных носителей и их последующая рекомбинация, формируя на тыльной стороне МФЧЭ просветляющее покрытие, содержащее встроенный заряд, знак которого противоположен знаку основных носителей в базе МФЧЭ, и полагают, что таким образом цель изобретения достигается. В известном способе авторы предлагают просветляющее покрытие с встроенным зарядом необходимого знака изготавливать стандартными методами - анодным окислением, резистивным или магнетронным нанесением, электролитическим или плазменным осаждением. Они считают, что материалами, пригодными для его изготовления, могут служить анодный окисел (АОП), Si, Ge, ZnS, CdS, CdTe, GaAs, SiO, SiO2, SiO2, Si3N4, HfO2, Bi2O3, ZrO2, Y2O3, MgF2, CaF3 и др.

Однако в известном способе авторы не учитывают влияния возможной неоднородности распределения встроенного заряда на границе полупроводник-диэлектрик, образующегося в результате финишной обработки поверхности перед напылением антиотражающего покрытия, в том числе в собственном окисле, вырастающем при межоперационном хранении. Неоднородность распределения встроенного заряда на границе полупроводник-диэлектрик приводит к неодинаковому значению поверхностного потенциала и соответственно наличию участков с различной скоростью поверхностной рекомбинации и неодинаковой чувствительностью. Любое распределение встроенного в диэлектрик заряда не позволит выровнять распределение потенциала на границе полупроводника, потому что суммарное действие встроенных зарядов будет иметь неоднородное распределение.

В известном способе [Effect of sulfur passivation of InSb (0 0 1) substrates on molekular-beam homoepitaxy. V.A. Solov’ev, I.V. Sedova, T.V. Lvova, M.V. Lebedev, P.A. Dement’ev, A.A. Sitnikova, A.N. Semenov, S.V. Ivanov, Applied Surface Science 356 (2015) 378-382] собственный окисел на поверхности антимонида индия растворяют в 1М водном растворе сульфида натрия (Na2S). Сульфидированный слой десорбируется с поверхности при температуре 400°C, открывая атомарно чистую поверхность антимонида индия, непосредственно перед процессом молекулярно-пучковой эпитаксии.

Существенным недостатком известного способа является нагревание гибридной сборки МФЧЭ со схемой считывания до 400°C: так как МФЧЭ поэлементно соединен с МОП-мультиплексором при помощи индиевых с низкой температурой плавления (156°C) микроконтактов и нагревание выше температуры плавления индия может приводить к нарушению гальванической и механической связи между элементами гибридной сборки.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности, улучшение однородности параметров МФП в серийном производстве за счет повышения квантовой эффективности фоточувствительных элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в изготовлении многоэлементного фотоприемника на основе антимонида индия, включающего изготовление матрицы фоточувствительных элементов из антимонида индия с тонкой базой, соединенных (элементов) со схемой считывания индиевыми микроконтактами, перед напылением на тыльную (освещаемую) сторону МФЧЭ герметизирующего и антиотражающего покрытия из ZnS с поверхности МФЧЭ бомбардировкой положительно заряженными ионами удаляется слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом и формируется слой с однородно распределенным встроенным зарядом, обеспечиваемым бомбардировкой однородным потоком ионов аргона.

Пример.

На рисунке представлен фрагмент тепловизионного изображения поверхности излучателя с температурой Тф=33°C, полученного матрицей фоточувствительных элементов формата 640×512 и толщиной базы hInSb=19 мкм. Светлые участки изображения отображают области на матрице, обладающие большей квантовой эффективностью, а темные - пониженной чувствительностью. Из рисунка видно, что на правой части фрагмента изображения квантовая эффективность элементов матрицы неодинакова и имеет неоднородное распределение. Левая часть изображения демонстрирует однородное распределение чувствительности. Полученный результат обусловлен тем, что перед напылением на левую освещаемую часть МФЧЭ герметизирующего и антиотражающего покрытия из ZnS с поверхности МФЧЭ бомбардировкой положительно заряженными ионами удаляется слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом и формируется слой с однородно распределенным встроенным зарядом, обеспечиваемым бомбардировкой однородным потоком ионов аргона. При этом правая часть закрыта от воздействия ионной бомбардировки и слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом не был удален.

1. Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника на основе антимонида индия, включающий изготовление матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с тонким поглощающим слоем, соединенной с мультиплексором индиевыми микроконтактами, с нанесенным на тыльную сторону МФЧЭ антиотражающим покрытием, отличающийся тем, что перед напылением антиотражающего покрытия с поверхности МФЧЭ бомбардировкой положительно заряженными ионами удаляется слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом и формируется слой с однородно распределенным встроенным зарядом.

2. Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника по п.1, отличающийся тем, что бомбардировка положительно заряженными ионами поверхности ФЧЭ выполняется в процессе высокочастотного катодного распыления ионами аргона при плотности потока мощности 0,14÷0,2 Вт/см2 продолжительностью 5 минут.

3. Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника по п.1, отличающийся тем, что антиотражающее покрытие формируют магнетронным напылением сульфида цинка со скоростью осаждения 15-25 нм/мин.



 

Похожие патенты:

Согласно изобретению предложен способ изготовления солнечных батарей, содержащий этапы формирования пленки SiNx поверх второй главной поверхности полупроводниковой подложки n-типа; формирования диффузионного слоя p-типа поверх первой главной поверхности полупроводниковой подложки n-типа после стадии формирования пленки SiNx; и формирования поверх диффузионного слоя p-типа пассивирующей пленки, состоящей из пленки SiO2 или пленки оксида алюминия.

Изобретение относится к способам получения тройных нано-гетероструктур из полупроводниковых материалов, характеризующихся различной шириной запрещенной зоны, и может быть использовано при разработке фотокатализаторов на основе нано-гетероструктурных материалов в фотоэлектрохимических и фотокаталитических устройствах для получения чистого водорода и кислорода, синтеза органических молекул.

Изобретение относится к способам коммутации ячеек фотоэлектрических преобразователей на основе кристаллического кремния, в частности к способу контактирования контактных шин к пластинам фотоэлектрических преобразователей с применением адгезивов и ультразвуковой пайки.

Изобретение относится к области оптоэлектронной техники и может быть использовано для создания переизлучающих текстурированных покрытий для использования в тонкопленочных солнечных элементах.

Изобретение относится к технологии сборки гибридных матричных фотоприемных устройств (МФПУ). Одной из основных операций при изготовлении МФПУ является сборка кристаллов в корпус с последующим соединением контактных площадок кристалла БИС с внешними выводами корпуса МФПУ.

Изобретения могут быть использованы для формирователя сигналов изображения в инфракрасной области спектра. Гетероструктурный диод с p-n-переходом содержит подложку на основе HgCdTe, главным образом n-легированную, причем упомянутая подложка содержит первую часть (4), имеющую первую концентрацию кадмия, вторую часть (11), имеющую вторую концентрацию кадмия больше, чем первая концентрация кадмия, причем вторая часть(11) образует гетероструктуру с первой частью (4), р+-легированную зону (9) или р-легированную зону, расположенную в концентрированной части (11) и продолжающуюся в первую часть (4) и образующую p-n-переход (10) с n-легированным участком первой части (4), называемым базовой подложкой (1), при этом концентрированная часть (11) расположена только в р+-легированной зоне (9) и образует карман (12) по существу с постоянной концентрацией кадмия.

Изобретение может быть использовано в современных системах дальнометрии, управления неподвижными и движущимися объектами, зондирования облачности, контроля рельефа местности и т.д.

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения, а именно – к технологии получения тонких фоточувствительных пленок селенида свинца, широко используемых в изделиях оптоэлектроники в ИК-диапазоне 1-5 мкм, лазерной и сенсорной технике.
Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам создания наногетероструктур для фотопреобразующих и светоизлучающих устройств. Способ изготовления наногетероструктуры со сверхрешеткой включает выращивание на подложке GaSb газофазной эпитаксией из металлоорганических соединений в потоке водорода сверхрешетки, состоящей из чередующихся слоев GaSb и InAs.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к способам изготовления структур фотоэлектрических приемных устройств (ФПУ), предназначенных для преобразования светового излучения определенного спектрального диапазона в электрический сигнал.

Изобретение относится к оптоэлектронике, а именно к модуляторам электромагнитного излучения, в частности, работающим в субтерагерцовом и терагерцовом диапазонах частот (100-10000 ГГц).

Согласно изобретению предложена эффективная солнечная батарея, выполненная многопереходной с защитным диодом, причем у многопереходной солнечной батареи и структуры защитного диода имеется общая тыльная поверхность и разделенные меза-канавкой фронтальные стороны, общая тыльная поверхность включает в себя электропроводящий слой, многопереходная солнечная батарея включает в себя стопу из нескольких солнечных батарей и имеет расположенную ближе всего к фронтальной стороне верхнюю солнечную батарею и расположенную ближе всего к тыльной стороне нижнюю солнечную батарею, каждая солнечная батарея включает в себя np-переход, между соседними солнечными батареями размещены туннельные диоды, количество слоев полупроводника у структуры защитного диода меньше, чем количество слоев полупроводника у многопереходной солнечной батареи, последовательность слоев полупроводника у структуры защитного диода идентична последовательности слоев полупроводника многопереходной солнечной батареи, причем в структуре защитного диода выполнен по меньшей мере один верхний защитный диод и один расположенный ближе всего к тыльной стороне нижний защитный диод, а между соседними защитными диодами размещен туннельный диод, количество np-переходов в структуре защитного диода по меньшей мере на один меньше, чем количество np-переходов многопереходной солнечной батареи, на передней стороне многопереходной солнечной батареи и структуры защитного диода выполнена структура соединительного контакта, содержащая один или несколько слоев металла, а под структурой соединительного контакта выполнен состоящий из нескольких слоев полупроводника электропроводящий контактный слой, и эти несколько слоев полупроводника включают в себя туннельный диод.

Изобретение относится к устройству захвата изображений, системе захвата изображений и способу управления для устройства захвата изображений. Технический результат заключается в уменьшении объема данных опорной пиксельной области, которые записываются, при одновременном подавлении снижения качества при обработке коррекции изображения.

Изобретение относится к устройству фотоэлектрического преобразования и к системе формирования изображений. Устройство фотоэлектрического преобразования согласно изобретению включает в себя пиксел, который включает в себя блок фотоэлектрического преобразования, транзистор сброса и усилительный транзистор, который выводит сигнал из блока фотоэлектрического преобразования.

Светочувствительное устройство с множественной глубиной резкости содержит два светочувствительных пиксельных слоя. Причем различные светочувствительные пиксельные слои обнаруживают световые сигналы с различными цветами.

В устройстве фотоэлектрического преобразования, содержащем множество блоков фотоэлектрического преобразования, каждый из которых имеет множество элементов фотоэлектрического преобразования, на которые падает свет, сконцентрированный посредством одной микролинзы, каждый из множества элементов фотоэлектрического преобразования включает в себя первую полупроводниковую область первого типа проводимости для сбора сигнального заряда, высота потенциального барьера относительно сигнального заряда, по меньшей мере, участка области между первыми полупроводниковыми областями элементов фотоэлектрического преобразования, размещенных рядом друг с другом и включенных в один блок фотоэлектрического преобразования, ниже, чем высота потенциального барьера, расположенного между первыми полупроводниковыми областями элементов фотоэлектрического преобразования, размещенных рядом друг с другом, и каждый из которых включен в разные блоки фотоэлектрического преобразования, размещенные рядом друг с другом, и каждая микролинза расположена с наложением на множество первых полупроводниковых областей, содержащихся в одном пикселе, относительно вида сверху блока фотоэлектрического преобразования и концентрирует свет на множестве первых полупроводниковых областей.

Устройство фотоэлектрического преобразования имеет светопринимающие элементы, расположенные на плоскости формирования изображения. Светопринимающий элемент включает в себя множество участков фотоэлектрического преобразования, выстроенных в первом направлении, параллельном плоскости формирования изображения, через изоляционный участок, и световодный участок, простирающийся по множеству участков фотоэлектрического преобразования.

Изобретение относится к устройству фотоэлектрического преобразования и системе регистрации изображения. Устройство фотоэлектрического преобразования включает в себя фотоэлектрический преобразователь, транзистор, на затвор которого подается напряжение, соответствующее зарядам, генерируемым фотоэлектрическим преобразователем, линию управления, подключенную к первому главному электроду транзистора, и блок считывания, выполненный с возможностью считывания сигнала, соответствующего напряжению затвора, и регулятор напряжения, выполненный с возможностью изменения напряжения линии управления.

Изобретение может быть использовано в медицине, кристаллографии, ядерной физике и т.д. Гибридный пиксельный фотоприемник согласно изобретению содержит первую - кремниевую подложку, на верхней (нижней) поверхности которой расположена интегральная СБИС - микросхема, включающая матрицу пикселей с КМОП электронными схемами считывания и обработки электрических сигналов, при этом на поверхности пикселей расположены контактные электроды и она содержит вторую полупроводниковую подложку n-(p-) типа проводимости, содержащую на своей верхней (нижней) поверхности сильно легированный n+(p+) слой с расположенным на нем металлическим общим катодным (анодным) электродом, а на ее нижней (верхней) поверхности расположена матрица пикселей p-i-n-диодов, которые через контактные электроды соединены с соответствующими пикселями матрицы первой кремниевой подложки, расположенной на нижней (верхней) поверхности второй подложки, при этом вторая подложка одного n-(p-) типа проводимости является общей - анодной (катодной) областью и она образует с полупроводниковыми контактными электродами p+(n+) типа проводимости, являющимися одновременно катодными (анодными) электродами, матрицу p-i-n-диодов.

Изобретение относится к твердотельному датчику изображения и системе восприятия изображения. Датчик содержит блок восприятия изображения, включающий в себя блоки пикселов, и блок считывания для считывания сигнала из блока восприятия изображения.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к интегральным фотоэлектрическим преобразователям. Ячейка фотоэлектрического преобразователя приемника изображения содержит фотодиод, транзистор считывания заряда, накопленного фотодиодом, транзистор предустановки, обеспечивающий восстановление исходного потенциала на фотодиоде, входной транзистор истокового повторителя, транзистор выборки строки и малошумящий делитель заряда, обеспечивающий выделение малой части заряда, накопленного фотодиодом за время релаксации, и ее передачу на затвор входного транзистора истокового повторителя с многократным повторением данной процедуры в течение времени кадра. Технический результат - увеличение отношения сигнал/шум и, соответственно, повышение чувствительности ячейки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу изготовления многоэлементных или матричных фотоприемников на основе антимонида индия. Многоэлементный фотоприемник на основе антимонида индия включает матрицу фоточувствительных элементов с антиотражающим покрытием на освещаемой стороне фоточувствительных элементов, соединенных микроконтактами со схемой считывания. Предлагаемый способ включает пассивацию освещаемой поверхности ФЧЭ перед формированием антиотражающего покрытия, заключающуюся в том, что перед напылением антиотражающего покрытия с поверхности МФЧЭ ионным травлением удаляется слой собственного окисла без разгерметизации вакуумной камеры, что позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации фотогенерированных носителей тока и тем повысить квантовую эффективность и устранить захват носителей медленными состояниями. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности, улучшение однородности параметров матричных фотоприемников в серийном производстве за счет повышения квантовой эффективности фоточувствительных элементов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх