RU178061U1 - Кремниевый pin-фотодиод с повышенным уровнем чувствительности к длине волны 1,06 мкм - Google Patents
Кремниевый pin-фотодиод с повышенным уровнем чувствительности к длине волны 1,06 мкм Download PDFInfo
- Publication number
- RU178061U1 RU178061U1 RU2017127587U RU2017127587U RU178061U1 RU 178061 U1 RU178061 U1 RU 178061U1 RU 2017127587 U RU2017127587 U RU 2017127587U RU 2017127587 U RU2017127587 U RU 2017127587U RU 178061 U1 RU178061 U1 RU 178061U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- film
- chromium
- wavelength
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 title abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 16
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- 239000010408 film Substances 0.000 description 23
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001313099 Pieris napi Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области полупроводниковых приборов, чувствительных к излучению с длиной волны λ=1,06 мкм. Кремниевый pin-фотодиод состоит из подложки, фоточувствительной области и области охранного кольца, выполненных в подложке со стороны воздействия излучения, контактного слоя, выполненного на другой стороне подложки, двухслойных контактов из слоя золота и подслоя хрома к фоточувствительной области и области охранного кольца, отражающей контактной системы, расположенной на контактном слое и состоящей из пленок хрома и золота, причем толщина пленки хрома составляет 5-6 нм, изолирующей пленки и двухслойного просветляющего покрытия, состоящего из пленки нитрида кремния толщиной 88 нм и двуокиси кремния толщиной 40 нм. Технический результат полезной модели заключается в том, что двухслойное просветляющее покрытие приводит к повышению уровня монохроматической импульсной чувствительности к длине волны 1,06 мкм и увеличению процента выхода годных. 2 ил., 1 табл.
Description
Полезная модель относится к области полупроводниковых приборов, чувствительных к излучению с длиной волны λ=1,06 мкм. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения (10-40 нс). К такой аппаратуре относятся лазерные дальномеры, системы наведения по лучу, обнаружители лазерного излучения, системы защиты от лазерного оружия, высокоточное оружие и другие системы [А.М. Филачев, И.И. Таубкин, М.А. Тришенков. Твердотельная фотоэлектроника. Физические основы. М.: Физматкнига, 2007 г., 384 с]. К таким приборам предъявляются высокие требования по величине токовой монохроматической чувствительности.
Известен кремниевый pin-фотодиод большой площади [патент на полезную модель РФ 56069 U1, ФГУП «НПО «Орион»], чувствительный на длинах волн 1,06 мкм и 0,9 мкм, принят в качестве аналога. В подложке из монокристаллического кремния р-типа проводимости с помощью диффузии фосфора через пленку двуокиси кремния (SiO2) сформированы области п+-типа проводимости: фоточувствительная область и область охранного кольца. На другой стороне подложки сформирован контактный слой р+-типа проводимости. Создание двухслойных омических контактов к фоточувствительной области, области охранного кольца и контактному слою р+-типа проводимости осуществлялось путем нанесения пленки золота с подслоем титана. Недостатком этого прибора является низкий уровень монохроматической импульсной чувствительности к длине волны 1,06 мкм и низкий процент выхода годных фотодиодов по данному параметру.
Известен кремниевый pin-фотодиод [РФ 108883, ФГУП «НПО «Орион»], принятый в качестве прототипа, содержащий подложку, фоточувствительную область и область охранного кольца, выполненные в подложке со стороны воздействия излучения, контактный слой, выполненный на другой стороне подложки, двухслойные контакты из слоя золота и подслоя хрома к фоточувствительной области и области охранного кольца, изолирующую и просветляющую пленку, отражающую контактную систему, расположенную на контактном слое и состоящую из пленок хрома и золота, причем толщина пленки хрома составляет 5-6 нм. Недостатком прототипа является пониженный уровень монохроматической импульсной чувствительности к длине волны 1,06 мкм, так как отражение излучения, падающего на фоточувствительную область с однослойным просветляющим покрытием (пленкой двуокиси кремния), не равно нулю.
Задачей полезной модели является повышение уровня монохроматической импульсной чувствительности к длине волны 1,06 мкм и увеличение процента выхода годных.
Технический результат достигается тем, что кремниевый pin-фотодиод содержит подложку, фоточувствительную область и область охранного кольца, выполненные в подложке со стороны воздействия излучения, контактный слой, выполненный на другой стороне подложки, двухслойные контакты из слоя золота и подслоя хрома к фоточувствительной области и области охранного кольца, изолирующую пленку и просветляющее двухслойное покрытие, состоящее из пленки нитрида кремния толщиной 88 нм и двуокиси кремния толщиной 40 нм, отражающую контактную систему, расположенную на контактном слое и состоящую из пленок хрома и золота, причем толщина пленки хрома составляет 5-6 нм.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема кремниевого pin-фотодиода (фиг. 1), где
1 - фоточувствительная область n+-типа проводимости;
2 - область охранного кольца n+-типа проводимости;
3 - изолирующая пленка двуокиси кремния (SiO2);
4 - просветляющая пленка двуокиси кремния (SiO2);
5 - просветляющая пленка нитрида кремния (Si3N4);
6 - подложка р-типа проводимости;
7 - контактный слой р+-типа проводимости;
8,9 - двухслойные контакты из слоя золота (Au) с подслоем хрома (Сг).
Кремниевый pin-фотодиод состоит из подложки (6) р-типа проводимости. Со стороны воздействия излучения в подложке сформированы фоточувствительная область (1) и область (2) охранного кольца п+-типа проводимости. На другой стороне подложки сформирован контактный слой (7) р+-типа проводимости. Со стороны фотодиода, на которое воздействует излучение, расположены пленка (3) двуокиси кремния, выполняющая функцию изолирующего покрытия, и пленки двуокиси кремния (4) толщиной 40 нм и нитрида кремния (5) толщиной 88 нм, выполняющие роль двухслойного просветляющего покрытия. Двухслойные металлические контакты к фоточувствительной области (1) и области (2) охранного кольца состоят из слоя золота с подслоем хрома (8). Отражающая контактная система (9) состоит из пленки золота и пленки хрома толщиной 5-6 нм.
Для увеличения уровня чувствительности фотодиода необходимо уменьшить потери на отражение излучения от фоточувствительной области прибора, которое может быть достигнуто с помощью двухслойного просветляющего покрытия.
Существует несколько вариантов конструкций системы просветляющего покрытия. Они подробно рассмотрены в книге [Физика тонких пленок, под общей редакцией Г. Хасса и Р.Э. Туна, том II, «Мир», Москва, 1967 г. ]. На фиг. 2 представлена система обозначений, принятая для показателей преломлений. Показатели преломления окружающей среды и подложки обозначены через по и ns а слои нумеруются по порядку от наружного слоя к подложке. С точки зрения совместимости процессов формирования двухслойного просветляющего покрытия с технологией изготовления pin-фотодиода выбран вариант, в котором отношение толщин слоев не равно целому числу, а соотношение показателей преломления слоев удовлетворяет условиям, при которых слой с высоким показателем преломления может располагаться снаружи:
В качестве наружного слоя выбрана пленка нитрида кремния с показателем преломления n1=2, а в качестве второго слоя - пленка двуокиси кремния с показателем преломления n2=1,46 [С. Зи, Физика полупроводниковых приборов, т.2, Москва, Мир, 1984]. Показатель преломления окружающей среды n0=1, показатель преломления кремниевой подложки ns=3,57 [Полупроводниковые формирователи сигналов изображения, под редакцией П. Йесперса, Ф. Ван де Виле и М. Уайта, Москва, Мир, 1979 г. ].
Тогда по формулам, приведенным в книге [Физика тонких пленок, под общей редакцией Г. Хасса и Р.Э. Туна, том II, «Мир», Москва, 1967 г., стр. 105]:
где φ1=2πn 1d1/λ, ϕ2=2πn2d2/λ,
определим требуемые толщины слоев пленки нитрида кремния d1=88 нм, и пленки двуокиси кремния d2=40 нм.
Таким образом, для повышения уровня монохроматической импульсной чувствительности к длине волны 1,06 мкм необходимо сформировать на фоточувствительной области кремниевого pin-фотодиода двухслойное просветляющее покрытие на основе пленки нитрида кремния толщиной 88 нм и пленки двуокиси кремния толщиной 40 нм.
Пример. В соответствии с заявляемой моделью был спроектирован кремниевый pin-фотодиод, разработана технология осаждения тонких пленок нитрида и двуокиси кремния, изготовлена партия pin-фотодиодов.
На изготовленных фотодиодах измерялась монохроматическая импульсная чувствительность Sλ к излучению с длиной волны 1,06 мкм, а также определялся процент выхода годных.
В таблице 1 приведены сравнительные типовые значения Sλ фотодиодов с однослойным и двухслойным просветляющим покрытием.
Из приведенных результатов следует, что двухслойное просветляющее покрытие приводит к повышению уровня монохроматической импульсной чувствительности к длине волны 1,06 мкм и увеличению процента выхода годных.
Claims (1)
- Кремниевый pin-фотодиод содержит подложку, фоточувствительную область и область охранного кольца, выполненные в подложке со стороны воздействия излучения, контактный слой, выполненный на другой стороне подложки, двухслойные контакты из слоя золота и подслоя хрома к фоточувствительной области и области охранного кольца, изолирующую пленку и просветляющее покрытие, отражающую контактную систему, расположенную на контактном слое и состоящую из пленок хрома и золота, причем толщина пленки хрома составляет 5-6 нм, отличающийся тем, что содержит двухслойное просветляющее покрытие, состоящее из пленки нитрида кремния толщиной 88 нм и двуокиси кремния толщиной 40 нм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127587U RU178061U1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Кремниевый pin-фотодиод с повышенным уровнем чувствительности к длине волны 1,06 мкм |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127587U RU178061U1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Кремниевый pin-фотодиод с повышенным уровнем чувствительности к длине волны 1,06 мкм |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU178061U1 true RU178061U1 (ru) | 2018-03-21 |
Family
ID=61703757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127587U RU178061U1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Кремниевый pin-фотодиод с повышенным уровнем чувствительности к длине волны 1,06 мкм |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU178061U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3837586A4 (en) * | 2018-08-13 | 2022-03-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | PHOTOSENSITIVE IMAGING SURFACES |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02241066A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-25 | Yokogawa Electric Corp | 半導体光検出素子 |
| RU56069U1 (ru) * | 2005-11-21 | 2006-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" (ФГУП "НПО "ОРИОН") | Кремниевый pin-фотодиод большой площади |
| RU108883U1 (ru) * | 2011-05-04 | 2011-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Кремниевый pin-фотодиод |
| RU126195U1 (ru) * | 2012-10-02 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Многоплощадочный планарный кремниевый pin-фотодиод |
| RU2548609C1 (ru) * | 2013-12-06 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ pin-ФОТОДИОДОВ С ОХРАННЫМ КОЛЬЦОМ НА ВЫСОКООМНОМ р-КРЕМНИИ |
| RU158474U1 (ru) * | 2014-12-17 | 2016-01-10 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Планарный многоплощадочный кремниевый фотодиод |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017127587U patent/RU178061U1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02241066A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-25 | Yokogawa Electric Corp | 半導体光検出素子 |
| RU56069U1 (ru) * | 2005-11-21 | 2006-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" (ФГУП "НПО "ОРИОН") | Кремниевый pin-фотодиод большой площади |
| RU108883U1 (ru) * | 2011-05-04 | 2011-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Кремниевый pin-фотодиод |
| RU126195U1 (ru) * | 2012-10-02 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Многоплощадочный планарный кремниевый pin-фотодиод |
| RU2548609C1 (ru) * | 2013-12-06 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ pin-ФОТОДИОДОВ С ОХРАННЫМ КОЛЬЦОМ НА ВЫСОКООМНОМ р-КРЕМНИИ |
| RU158474U1 (ru) * | 2014-12-17 | 2016-01-10 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Планарный многоплощадочный кремниевый фотодиод |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3837586A4 (en) * | 2018-08-13 | 2022-03-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | PHOTOSENSITIVE IMAGING SURFACES |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU108883U1 (ru) | Кремниевый pin-фотодиод | |
| TWI455326B (zh) | 透射式偵測器、使用該偵測器之系統及其方法 | |
| AU2017356847A1 (en) | Method and system for multiple F-number lens | |
| CN107894326B (zh) | 一种基于多波长相位调制的拼接主镜共相误差探测方法 | |
| Tsai et al. | Remote sensing of sea state using laser altimeters | |
| US20200209615A1 (en) | Micromachined mirror assembly having reflective layers on both sides | |
| RU178061U1 (ru) | Кремниевый pin-фотодиод с повышенным уровнем чувствительности к длине волны 1,06 мкм | |
| US20160202037A1 (en) | Method for manufacturing optical interferometer | |
| CN101661118B (zh) | 光学元件和光学装置 | |
| US6656373B1 (en) | Apodized micro-lenses for Hartmann wavefront sensing and method for fabricating desired profiles | |
| JP2007013015A (ja) | 半導体受光素子 | |
| Balasubramanian et al. | High contrast internal and external coronagraph masks produced by various techniques | |
| EP2084503B1 (fr) | Dispositif de detection d'interferences monolithique integre | |
| FR3016214A1 (fr) | Detecteur optique d'un gaz | |
| CN106986299B (zh) | 一种光学直角反射镜及其制造方法 | |
| US10503071B2 (en) | Method for manufacturing light guide elements | |
| RU184980U1 (ru) | Кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с повышенным уровнем чувствительности к длине волны 1,06 мкм | |
| EP3551976B1 (fr) | Capteur d'image infrarouge | |
| Päivänranta et al. | Antireflective nanostructured microlenses | |
| JP2012168230A (ja) | 構造体の製造方法 | |
| EP3489152A2 (fr) | Instrument d'observation comportant un autocollimateur a miroir monte sur viseur d'etoiles | |
| RU181381U1 (ru) | Устройство для фильтрации спектров оптических сигналов | |
| EP0489644A2 (fr) | Dispositif pour la détermination de l'azimut et de la hauteur d'une source lumineuse | |
| RU181785U1 (ru) | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод | |
| RU177027U1 (ru) | Оптический диод |