Способ изготовления мощного фотодетектора



Способ изготовления мощного фотодетектора
Способ изготовления мощного фотодетектора
Способ изготовления мощного фотодетектора
Способ изготовления мощного фотодетектора
Способ изготовления мощного фотодетектора
Способ изготовления мощного фотодетектора
H01L31/184 - Полупроводниковые приборы, чувствительные к инфракрасному излучению, свету, электромагнитному, коротковолновому или корпускулярному излучению, предназначенные либо для преобразования энергии такого излучения в электрическую энергию, либо для управления электрической энергией с помощью такого излучения; способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы приборов (H01L 51/00 имеет преимущество; приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее, кроме приборов, содержащих чувствительные к излучению компоненты, в комбинации с одним или несколькими электрическими источниками света H01L 27/00; кровельные покрытия с приспособлениями для размещения и использования устройств для накопления или концентрирования энергии E04D 13/18; получение тепловой энергии с

Владельцы патента RU 2680983:

Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (RU)

Изобретение может быть использовано для создания СВЧ-фотодетекторов на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм. Способ заключается в создании фоточувствительной области и контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области на полупроводниковой подложке, формировании на фоточувствительной области антиотражающего покрытия и шин фронтального омического контакта шириной 4-10 мкм. Шины фронтального омического контакта выполняют путем осаждения трехслойного покрытия, состоящего из нижнего слоя серебра, слоя золота и верхнего слоя серебра. Создают тыльный омический контакт, формируют меза-структуру, проводят чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 с или в растворе на основе FeCl3 в течение 5-15 с. Изобретение обеспечивает возможность изготовления фотодетектора (подводимого по оптоволокну лазерного излучения), имеющего увеличенную рабочую мощность, увеличенную степень поглощения падающего излучения и пониженную величину коэффициента отражения излучения, и, как следствие, уменьшенную долю излучения, попадающего при отражении от фотодетектора в оптоволокно, при этом поскольку лазерное излучение подводится к фотодетектору по оптоволокну, то это обеспечивает фокусировку излучения на фоточувствительную область фотодетектора и соответственно препятствует попаданию и отражению излучения от контактных площадок. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для создания мощного сверхвысокочастотного (СВЧ) фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительного к излучению на длине волны 810-860 нм.

Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlGaAs, чувствительных в диапазоне 830-860 нм (см. заявку JP H 10209483, МПК H01L 31/10, опубликована 07.08.1998). Фотодетектор включает систему чередующихся слоев GaAs/Al0,2Ga0,8As, выращенных на подложке GaAs n-типа.

Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является отсутствие процесса усовершенствования пост-ростовой технологии создания омических контактов, что ведет к увеличению затенения фоточувствительной поверхности фотодетектора и снижению КПД.

Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур InGaAs/InP, чувствительного в ИК диапазоне (см. заявку US 20140264275 А1, МПК H01L 31/02, опубликована 18.09.2014). Фотодетектор включает: подложку, канал транзистора, исток транзистора и сток транзистора, расположенные на фронтальной поверхности структуры; исток и сток транзистора, расположенные на обратной стороне канала транзистора, барьер, расположенный на канале, и светочувствительный слой, расположенный на барьере. Светочувствительный слой необходим для поглощения света. При падении света на светочувствительный слой, сопротивление канала проводимости меняется при туннелировании носителей из светочувствительного слоя в канал.

Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является использование материалов InGaAs/InP, нечувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.

Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к ИК-излучению (см. патент RU 2022411, МПК H01L 31/101, опубликован 30.10.1994). Данный фотодетектор на основе полупроводниковой структуры с квантовыми ямами включает подложку из полуизолирующего GaAs с буферным слоем 1-GaAs, первый контактный слой n-GaAs, систему чередующихся слоев AlxGa1-xAs и GaAs, причем в один из материалов системы чередующихся слоев введена примесь кремния до уровня легирования 2*1018 см-3, и второй контактный слой n-GaAs, примесь кремния введена в слой AlxGa1-xAs в виде моноатомного слоя, расположенного на расстоянии, не большем Дебаевской длины экранирования от одной из границ раздела чередующихся слоев.

Недостатком известного способа изготовления фотодетектора является значительное затенение фоточувствительной поверхности фотодетектора, отсутствие чернения контакта и невысокое КПД преобразования излучения.

Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к ИК-излучению (см. патент RU 2318272, МПК H01L 31/18, опубликован 27.02.2008). Для изготовления фотоприемника эпитаксиальную пластину n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+ -InP, содержащую эпитаксиальные слои n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As и подложку n+-InP, покрывают пленкой нитрида кремния как со стороны эпитаксиального слоя n-InP, так и со стороны подложки n+-1пР. Фотолитографическим способом вскрывают окна под диффузию с помощью плазменно-химического травления в пленке нитрида кремния со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,33 Ga0,47 As и формируют метки для дальнейшего совмещения рисунков фотошаблонов со стороны подложки n+-InP. В эпитаксиальных слоях n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As формируют локальный p-n-переход диффузией кадмия в запаянной откачной ампуле из источника Cd3P2. Пластину n-InP/n-In 0,33 Ga0,47 As/n+-InP покрывают вторым слоем пленки Si3N4 со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As. Вскрывают контактные окна во втором слое пленки и создают омические контакты Au/Ti к р+-областям. Фотолитографическим способом в пленке Si3N4 со стороны подложки n+-InP вскрывают окна под контакт к области n+-InP с помощью плазмо-химического травления, при этом над областью p-n-переходов остается пленка Si3N4, которая служит просветляющим покрытием. Напыляют в вакууме золото с подслоем титана, так что образуется металлизация для контакта к подложке n+-InP. Фотолитографическим способом в пленке золота с подслоем титана вытравливают рисунок, который с одной стороны является контактным и обеспечивает омический контакт к подложке n+-InP, а с другой стороны формирует диафрагму, ограничивающую область засветки только областью пространственного заряда многоэлементного фотоприемника. Изобретение обеспечивает увеличение быстродействия фоточувствительного элемента за счет устранения возможности засветки необедненной n-области при планарной технологии изготовления многоэлементного фотоприемника.

Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является небольшая толщина омических контактов, ограниченная технологическими особенностями напылительного процесса металлизации, что приводит к снижению рабочей мощности фотодетектора и к снижению КПД. Отсутствие процесса чернения омических контактов приводит к значительному отражению падающего излучения.

Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlGaAs (см. патент RU 2547004, МПК H01L 31/18, опубликован 10.04.2015). Способ изготовления фотопреобразователя на основе GaAs включает последовательное выращивание методом жидкофазной эпитаксии на подложке n-GaAs буферного слоя n-GaAs, базового слоя n-GaAs, эмиттерного слоя p-GaAs и слоя p-AlGaAs с содержанием Al в твердой фазе от 30-40 ат. % в начале роста слоя и при содержании Al в твердой фазе 10-15 ат. % в приповерхностной области слоя, а также осаждение тыльного контакта и лицевого контакта. На лицевую поверхность подложки наносят антиотражающее покрытие. Способ позволяет с меньшими затратами совместить в одном слое функции широкозонного окна и контактного слоя, что приводит к увеличению КПД преобразования узкополосного, в частности лазерного излучения.

Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является отсутствие процесса создания шин фронтального омического контакта, что приводит к уменьшению рабочей мощности фотодетектора. Также недостатком является отсутствие процесса чернения фронтального омического контакта, что приводит к значительному отражению падающего излучения.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является способ изготовления фотодетектора (см. патент US 2016104805 А1, МПК H01L 31/02, H01L 27/14, H01L 31/18, опубликован 14.04.2016), принятый за прототип. Способ изготовления фотодетектора заключается в формировании фоточувствительной области и контактных площадок для бондинга вне фоточувствительной области на полупроводящей подложке; соответствующие контактные площадки для бондинга коммутированы соединительной проволокой с контактными площадками на монтажной плате. Соединительная проволока может быть изготовлена из металлов или сплавов металлов, которые подвергаются процессу чернения. Процесс чернения может быть выполнен для снижения отражения падающего излучения от соединительной проволоки на фоточувствительную область фотодетектора.

Недостатком известного способа изготовления фотодетектора является отсутствие шин фронтального омического контакта на фоточувствительной области, что приводит к существенному снижению рабочей мощности фотодетектора. Также недостатком является отсутствие системы для фокусировки падающего излучения точно на фоточувствительную область, что приводит к попаданию излучения на контактные площадки для бондинга и на соединительную проволоку, при этом происходит отражение падающего излучения на фоточувствительную область фотодетектора. В известном способе прототипе для снижения отражения падающего излучения проводится чернение только соединительной проволоки, при этом отражение от контактной площадки остается значительным. Также недостатком является отсутствие антиотражающего покрытия на фоточувствительной области фотодетектора, что приводит к снижению степени поглощения падающего излучения.

Задачей настоящего изобретения является разработка мощного фотодетектора (подводимого по оптоволокну лазерного излучения), который бы имел увеличенную рабочую мощность, увеличенную степень поглощения падающего излучения и пониженную величину коэффициента отражения излучения и, как следствие, уменьшенную долю излучения, попадающего при отражении от фотодетектора в оптоволокно. При этом лазерное излучение подводится к фотодетектору по оптоволокну, что обеспечивает фокусировку излучения на фоточувствительную область фотодетектора, и соответственно препятствует попаданию и отражению излучения от контактных площадок.

Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления мощного фотодетектора включает создание фоточувствительной области и контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области на полупроводниковой подложке. Новым в способе является то, что на фоточувствительной области формируют антиотражающее покрытие, создают шины фронтального омического контакта шириной (4-10) мкм путем осаждения трехслойного покрытия, состоящего из нижнего слоя из серебра толщиной (2-5) мкм, промежуточного слоя из золота толщиной (0,1-0,2) мкм и верхнего слоя из серебра толщиной (0,1-0,4) мкм, создают тыльный омический контакт на тыльной поверхности полупроводниковой подложки, формируют меза-структуру вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии не более 5 мкм от контактной площадки, проводят чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе, превращающем слой серебра в слой черни.

Чернение шин фронтального омического контакта может быть выполнено путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 секунд при температуре 18-25°С.

Чернение шин фронтального омического контакта может быть выполнено путем обработки фотодетектора в растворе на основе FeCl3 в течение 5-20 сек при температуре 18-25°С.

Антиотражающее покрытие формируют на фоточувствительной поверхности фотодетектора для увеличения степени поглощения падающего излучения.

Шины фронтального омического контакта на фоточувствительной области создают для увеличения рабочей мощности фотодетектора. Ширина шин 4-10 мкм обусловлена тем, что при ширине шин более 10 мкм происходит существенное затенение фоточувствительной области фотодетектора. Минимальная ширина шин 4 мкм обусловлена технологическими особенностями процессов изготовления фотодетектора - большой толщиной (2-5 мкм) контактных шин.

Шины фронтального омического контакта создают трехслойными, состоящими из слоев серебра, золота и серебра. Нижний слой серебра осаждают для обеспечения электрической проводимости омического контакта. Слой золота является защитным слоем, он необходим для предотвращения разрушения нижнего слоя из серебра и соответственно снижения проводимости шин омического контакта при проведении последующей операции чернения. Верхний слой шин выполняют из серебра, так как серебро подвергается процессу чернения.

Технологической особенностью изготовления шин фронтального омического контакта шириной (4-10) мкм, является малая ширина шин. Соответственно при проведении процесса чернения шин может произойти изменения структуры шин и их полное разрушение, что приведет к существенному уменьшению проводимости фронтального омического контакта. Промежуточный слой золота создается равномерно на всей площади контактных шин и препятствует сквозному чернению нижнего слоя серебра. Толщина нижнего слоя серебра (2-5) мкм обусловлена тем, что при толщине менее 2 мкм происходит снижение проводимости контакта, толщина более 5 мкм технологически нецелесообразна. Толщина среднего слоя золота (0,1-0,2) мкм обусловлена тем, что при толщине менее 0,1 мкм снижается барьерная функция слоя, толщина более 0,2 мкм технологически нецелесообразна. Толщина верхнего слоя из серебра (0,1-0,4) мкм обеспечивает создание слоя черни толщиной (0,2-0,8) мкм. Слой черни толщиной 0,2 мкм обеспечивает снижение коэффициента отражения излучения до 1,5%. Увеличение слоя черни до 0,8 мкм обеспечивает уменьшение коэффициента отражения. Создание слоя черни более 0,8 мкм не технологично, приводит к увеличению ширины шин фронтального омического контакта и к увеличению степени затенения фоточувствительной области фотодетектора. Таким образом, при толщине черни 0,2-0,8 мкм обеспечивается высокая проводимость контакта и снижение коэффициента отражения излучения до величины менее 1,5%.

Создание тыльного омического контакта проводят для последующего монтажа фотодетектора.

Создание меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии не более 5 мкм от контактной площадки осуществляют для снижения рабочей площади фотодетектора, соответственно для снижения емкости фотодетектора и увеличения быстродействия.

Операцию чернения верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта проводят для снижения отражения падающего излучения. Коэффициент отражения лазерного излучения от слоя серебра без черни составляет около 15% в спектральном диапазоне 810-860 нм. После нанесения слоя черни коэффициент отражения уменьшается более, чем в 10 раз до величины менее 1,5%. При использовании фото детектора без черненых шин для детектирования подводимого по оптоволокну лазерного излучения, часть излучения, отраженного от контактных шин и от фоточувствительной поверхности фотодетектора, попадает в оптоволокно, по которому излучение подводится к фотодетектору. Это приводит к увеличению шумов фотодетектора и, как следствие этого, к увеличению порога чувствительности фотодетектора.

Чернение шин фронтального омического контакта в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 секунд или в растворе на основе FeCl3 в течение 5-20 сек при температуре 18-25°С приводит к образованию слоя черни толщиной 0,2-0,8 мкм. При обработке шин фронтального контакта меньше указанного времени, слой черни образуется менее 0,2 мкм, что приводит к увеличению коэффициента отражения падающего излучения. Проведение обработки больше указанного времени не технологично, т.к. приводит к разрушению шин и снижению проводимости контакта, приводит к разрастанию шин в ширину и к увеличению затенения фоточувствительной области фотодетектора и соответственно к снижению КПД. Процесс чернения шин фронтального омического контакта проводят при комнатной температуре 18-25°С, снижение температуры ниже 18°С или увеличение выше 25°С не технологично и ведет к нарушению протекания химической реакции превращения верхнего слоя серебра в слой черни.

Использование выше описанной технологии чернения шин фронтального омического контакта позволяет создавать гранулы черни размером 0,2-0,8 мкм, что обеспечивает снижение коэффициента отражения, в том числе и зеркального, до величины менее 1,5% в диапазоне длин волн 810-860 нм. Анализ технологического процесса чернения шин выполнен на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) высокого разрешения.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 приведено схематическое изображение фотодетектора;

на фиг. 2 изображена схема шины фронтального омического контакта

на фиг. 3 приведена фотография СЭМ шины фронтального омического контакта;

на фиг. 4 приведена фотография СЭМ разреза шины фронтального омического контакта;

на фиг. 5 изображены спектральные зависимости коэффициента отражения от слоя серебра (11) и от слоя черни (12), нанесенной на слой серебра;

на фиг. 6 приведены зависимости КПД фотодетектора от мощности излучения при импульсном (13) и постоянном (14) лазерном излучении (ЛИ); зависимости фактора заполнения ВАХ (FF) фотодетектора от мощности излучения при импульсном (15) и постоянном (16) ЛИ; зависимости напряжения холостого хода (Uxx) от мощности излучения при импульсном (17) и постоянном (18) ЛИ. Диаметр фоточувствительной области фото детектора составляет 500 мкм.

На фиг. 1-4 указаны: 1 - полупроводниковая подложка, 2 - фоточувствительная область, 3 - антиотражающее покрытие, 4 - контактная площадка для бондинга, 5 - шины фронтального омического контакта, 6 - тонкий слой из контактных материалов, 7 - нижний слой из серебра шин фронтального омического контакта, 8 - промежуточного слоя из золота шин фронтального омического контакта, 9 - верхний слой из серебра шин фронтального омического контакта, 10 - контур меза-структуры.

Диаметр фоточувствительной области фотодетектора, изображенного на фиг. 1, составляет 500 мкм. На фоточувствительной поверхности расположено девять шин фронтального омического контакта 5 шириной 5 мкм с шагом 100 мкм. Коэффициент затенения поверхности фотодетектора контактными шинами составляет 10%.

Заявляемый способ изготовления мощного фотодетектора проводят в несколько стадий. На полупроводниковой подложке 1 создают фоточувствительную область 2 (см. фиг 1), формируют антиотражающее покрытие 3 на фоточувствительной области 2. Создают фронтальный омический контакт, состоящий из контактной площадки для бондинга 4 вне фоточувствительной области 2 и шин фронтального омического контакта 5 на фоточувствительной области 2 (см. фиг. 1-4), создают тыльный омический контакт на тыльной поверхности подложки 1. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проводят в несколько стадий. Проводят напыление тонкого слоя контактных материалов 6, толщиной 0,2-0,4 мкм. Проводят вжигание при температуре 360-370°С в течение 10-60 сек. Осуществляют электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов толщиной 2-5 мкм, на контактную площадку 4 и на поверхность тыльного омического контакта. Проводят электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра 7 толщиной 2-5 мкм, промежуточного слоя из золота 8 толщиной 0,1-0,2 мкм и верхнего слоя из серебра 9 толщиной 0,1-0,4 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.

Далее осуществляют формирование меза-структуры 10 вне контактной площадки 4 и фоточувствительной области 2 на расстоянии не более 5 мкм от контактной площадки 4 методом жидкостного химического травления.

Затем проводят чернение верхнего слоя серебра 9 шин фронтального омического контакта 5 путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 секунд или в растворе на основе FeCl3 в течение 5-15 секунд при температуре 18-25°С.

Пример 1.

Были получены мощные фотодетекторы в несколько стадий. Была создана фоточувствительная область из системы чередующихся слоев из AlxGa1-xAs и из GaAs на поверхности полупроводниковой подложке GaAs n-типа. Проведено формирование антиотражающего покрытия, состоящего из слоя Та2О5 на поверхности фоточувствительной области. Создан фронтальный омический контакт, состоящий из контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области и шин фронтального омического контакта на фоточувствительной области. Создан тыльный омический контакт на тыльной поверхности подложки. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий. Проведено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,2 мкм. Проведено вжигание при температуре 360°С в течение 10 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Au/Ni/Au толщиной 2 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 2 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,1 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,1 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.

Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 5 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.

Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15 секунд при температуре 18°С.

Пример 2.

Были получены фотодетекторы способом, приведенным в примере 1 со следующими отличительными признаками. Формирование антиотражающего покрытия выполнено путем осаждения слоев TiOx/SiO2 на поверхность фоточувствительной области. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий: выполнено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,3 мкм. Проведено вжигание при температуре 370°С в течение 30 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Ag/Ni/Au толщиной 3 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 3 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,15 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,2 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.

Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 4 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.

Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 30 секунд при температуре 25°С.

Пример 3.

Были получены фотодетекторы способом, приведенным в примере 1 со следующими отличительными признаками. Формирование антиотражающего покрытия выполнено путем осаждения слоев TiOx/SiO2 на поверхность фоточувствительной области. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий: выполнено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,4 мкм. Проведено вжигание при температуре 360°С в течение 30 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Au/Ni/Au толщиной 4 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 5 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,2 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,4 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.

Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 3 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.

Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе FeCl3 в течение 5 секунд при температуре 18°С.

Пример 4.

Были получены фотодетекторы способом, приведенным в примере 1 со следующими отличительными признаками. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий: выполнено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,35 мкм. Проведено вжигание при температуре 360°С в течение 60 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Ag/Ni/Au толщиной 5 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 4 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,2 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,3 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.

Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 5 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.

Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе FeCl3 в течение 15 секунд при температуре 25°С.

Результатом процесса изготовления мощного фотодетектора подводимого по оптоволокну лазерного излучения стало увеличение рабочей мощности фотодетектора до 5 Вт, увеличение степени поглощения падающего излучения и снижение коэффициента отражения излучения.

Изготовленные фотодетекторы имели сниженный до величины менее 1,5% коэффициент отражения падающего излучения от черненной поверхности шин фронтального контакта. С учетом того, что площадь контактных шин в фото детекторах составляет 10% от площади фоточувствительной поверхности фотодетектора, в результате нанесения черни на поверхность контактных шин, итоговый коэффициент отражения лазерного излучения от поверхности фотодетектора уменьшен до величины менее 0,15%. Это позволило существенно (более чем в 10 раз) снизить долю отраженного от контактных шин фотодетектора в оптоволокно лазерного излучения, подводимого к фотодетектору по этому оптоволокну.

При этом коэффициент отражения лазерного излучения от свободной от контактов фоточувствительной поверхности фотодетектора с нанесенным на нее антиотражающим покрытием (Ta2O5/SiO2, TiOx/SiO2) составляет величину менее 0,1% в спектральном интервале 810-860 нм. Таким образом, суммарный коэффициент отражения лазерного излучения от поверхности фотодетектора с черненными контактными шинами составляет менее 0,3%.

1. Способ изготовления мощного фотодетектора, включающий создание фоточувствительной области и контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области на полупроводниковой подложке, отличающийся тем, что на фоточувствительной области формируют антиотражающее покрытие, создают шины фронтального омического контакта шириной (4-10) мкм путем осаждения трехслойного покрытия, состоящего из нижнего слоя из серебра толщиной (2-5) мкм, промежуточного слоя из золота толщиной (0,1-0,2) мкм и верхнего слоя из серебра толщиной (0,1-0,4) мкм, создают тыльный омический контакт на тыльной поверхности полупроводниковой подложки, формируют меза-структуру вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии менее 5 мкм от контактной площадки, проводят чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе, превращающем слой серебра в слой черни.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта может быть выполнено путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 с при температуре 18-25°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта может быть выполнено путем обработки фотодетектора в растворе на основе FeCl3 в течение 5-15 с при температуре 18-25°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа изготовления многоэлементного двухспектрального матричного фотоприемника. Фотоприемник включает в себя корпус с входным окном, матрицу фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с тонким поглощающим слоем из однородного полупроводникового материала, соединенную индиевыми микроконтактами со схемой считывания, приклеенной на коммутационный растр, обеспечивающий соединение с внешней схемой питания и управления видеосигнала фотоприемника.

Изобретение относится к области разработки и изготовления фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs. Способ изготовления мощного импульсного фотодетектора, работающего в фотовольтаическом режиме (с нулевым напряжением смещения), на основе GaAs включает последовательное выращивание методом жидкофазной эпитаксии на n-GaAs подложке слоя n-AlxGa1-xAs при х=0,10-0,15, слоя i-GaAs, слоя р-GaAs и слоя p-AlxGa1-xAs при х=0,2-0,3 в начале роста и при х=0,09-0,16 в приповерхностной области слоя.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для создания мощного СВЧ фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.

Изобретение относится к солнечной энергетике и может быть использовано для снабжения потребителей электроэнергией и горячей водой. Комбинированная гелиоколлекторная установка содержит корпус с крышкой, прозрачное покрытие, теплоизолирующий слой, защитный кожух.

Изобретение может быть использовано для создания мощных СВЧ фотодетекторов на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.

Изобретение относится к технологиям формирования базовых слоев тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на основе CdTe. Способ изготовления в квазизамкнутом объеме базовых слоев гибких фотоэлектрических преобразователей на основе CdTe, в котором расстояние от зоны испарения теллурида кадмия до зоны его конденсации соизмеримо с диаметром реактора.

Изобретение относится к кремниевым полупроводниковым технологиям, в частности к кремниевым фотовольтаическим преобразователям, изготовленным по гетероструктурной технологии.

Изобретение относится к технике преобразования световой энергии в электрическую. Оптопара содержит источник света, фотопреобразователь, корпус.

Изобретение относится к устройствам для преобразования электромагнитной энергии в электрическую энергию Устройство преобразователя мощности лазерного излучения «ПМЛИ» для приема падающего электромагнитного излучения на длине волны примерно 1550 нм, содержащее подложку, содержащую InP; и активную область, содержащую n-легированный слой и p-легированный слой, причем эти n-легированный и p-легированный слои образованы из InyGa1-yAsxP1-x, согласованного по параметрам решетки с подложкой и выполненного с возможностью поглощать фотоны электромагнитного излучения с соответствующей длиной волны примерно 1550 нм, где x=0,948, 0,957, 0,965, 0,968, 0,972 или 0,976, а y=0,557, 0,553, 0,549, 0,547, 0,545 или 0,544 соответственно.
Изобретение относится к технике преобразования световой энергии в электрическую. Оптопара содержит источник света, фотопреобразователь и корпус.

Использование: для изготовления индиевых микроконтактов в матричных фотоприемниках. Сущность изобретения заключается в том, что способ улучшения адгезии индиевых микроконтактов с помощью ультразвуковой обработки на полупроводниковых пластинах с матрицами БИС считывания или фотодиодными матрицами включает формирование металлического подслоя под индий, формирование защитной фоторезистивной маски с окнами в местах микроконтактов, напыление слоя индия, изготовление индиевых микроконтактов одним из способов: удаление защитной маски со слоем индия вокруг микроконтактов (метод взрыва), формирование маски для травления на слое индия с последующим травлением слоя одним из известных способов (химическое травление, ионное травление) с последующим удалением слоев фоторезиста, при этом после формирования системы микроконтактов проводится обработка пластин в ультразвуковой ванне в течение нескольких минут.

Изобретение относится к области разработки и изготовления фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs. Способ изготовления мощного импульсного фотодетектора, работающего в фотовольтаическом режиме (с нулевым напряжением смещения), на основе GaAs включает последовательное выращивание методом жидкофазной эпитаксии на n-GaAs подложке слоя n-AlxGa1-xAs при х=0,10-0,15, слоя i-GaAs, слоя р-GaAs и слоя p-AlxGa1-xAs при х=0,2-0,3 в начале роста и при х=0,09-0,16 в приповерхностной области слоя.

Изобретение относится к области разработки и изготовления фоточувствительных полупроводниковых приборов на основе GaAs. Способ изготовления мощного импульсного фотодетектора, работающего в фотовольтаическом режиме (с нулевым напряжением смещения), на основе GaAs включает последовательное выращивание методом жидкофазной эпитаксии на n-GaAs подложке слоя n-AlxGa1-xAs при х=0,10-0,15, слоя i-GaAs, слоя р-GaAs и слоя p-AlxGa1-xAs при х=0,2-0,3 в начале роста и при х=0,09-0,16 в приповерхностной области слоя.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для создания мощного СВЧ фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для создания мощного СВЧ фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых двухспектральных гибридизированных сборок и может использоваться для создания матричных фотоприемников (МФП) различного назначения.

Изобретение относится к способу получения органо-неорганического светопоглощающего материала с перовскитоподобной структурой, который может быть использован при изготовлении перовскитных солнечных ячеек.

Изобретение может быть использовано для создания мощных СВЧ фотодетекторов на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.

Изобретение может быть использовано для создания мощных СВЧ фотодетекторов на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.

Изобретение относится к технологиям формирования базовых слоев тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на основе CdTe. Способ изготовления в квазизамкнутом объеме базовых слоев гибких фотоэлектрических преобразователей на основе CdTe, в котором расстояние от зоны испарения теллурида кадмия до зоны его конденсации соизмеримо с диаметром реактора.

Изобретение может быть использовано для создания СВЧ-фотодетекторов на основе эпитаксиальных структур GaAsAlxGa1-xAs, чувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм. Способ заключается в создании фоточувствительной области и контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области на полупроводниковой подложке, формировании на фоточувствительной области антиотражающего покрытия и шин фронтального омического контакта шириной 4-10 мкм. Шины фронтального омического контакта выполняют путем осаждения трехслойного покрытия, состоящего из нижнего слоя серебра, слоя золота и верхнего слоя серебра. Создают тыльный омический контакт, формируют меза-структуру, проводят чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 с или в растворе на основе FeCl3 в течение 5-15 с. Изобретение обеспечивает возможность изготовления фотодетектора, имеющего увеличенную рабочую мощность, увеличенную степень поглощения падающего излучения и пониженную величину коэффициента отражения излучения, и, как следствие, уменьшенную долю излучения, попадающего при отражении от фотодетектора в оптоволокно, при этом поскольку лазерное излучение подводится к фотодетектору по оптоволокну, то это обеспечивает фокусировку излучения на фоточувствительную область фотодетектора и соответственно препятствует попаданию и отражению излучения от контактных площадок. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх