RU181785U1 - Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод - Google Patents
Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод Download PDFInfo
- Publication number
- RU181785U1 RU181785U1 RU2018106158U RU2018106158U RU181785U1 RU 181785 U1 RU181785 U1 RU 181785U1 RU 2018106158 U RU2018106158 U RU 2018106158U RU 2018106158 U RU2018106158 U RU 2018106158U RU 181785 U1 RU181785 U1 RU 181785U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photosensitive
- guard ring
- type
- type conductivity
- sites
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- RZVXOCDCIIFGGH-UHFFFAOYSA-N chromium gold Chemical compound [Cr].[Au] RZVXOCDCIIFGGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- 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 1,06 мкм. Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод содержит пластину, выполненную из высокоомного кремния p-типа проводимости, с фоточувствительными площадками и охранным кольцом n+-типа проводимости, стоп-областью p+-типа проводимости и областями p-типа проводимости, расположенными между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками. Техническим результатом является снижение коэффициента фотоэлектрической связи между фоточувствительными площадками, снижение шумов и повышение стабильности электрических параметров изделия, уменьшение темновых токов охранного кольца и фоточувствительных площадок и, как следствие, увеличение процента выхода годных фотодиодов. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области полупроводниковых приборов, чувствительных к излучению с длиной волны 1,06 мкм. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения (10-40 нс) при напряжениях смещения порядка 200 В. К такой аппаратуре относятся лазерные дальномеры, системы наведения по лучу, обнаружители лазерного излучения, системы защиты танков от лазерного оружия, высокоточное оружие и другие системы [A.M. Филачев, И.И. Таубкин, М.А. Тришенков. Твердотельная фотоэлектроника. Физические основы. М.: Физматкнига, 2007 г., 384 с.].
Известен многоплощадочный планарный кремниевый pin-фотодиод (патент на полезную модель РФ №126195, ОАО «Московский завод «Сапфир»), чувствительный к излучению в диапазоне длин волн 0,4-1,2 мкм и содержащий пластину, выполненную из высокоомного кремния p-типа проводимости, с фоточувствительными площадками из планарных n+-p переходов и охранным элементом в виде планарного n+-p перехода, охватывающим без разрыва каждую отдельную фоточувствительную площадку, входящую в состав фотодиода.
Известен 8-площадочный планарный кремниевый pin-фотодиод, принятый в качестве прототипа, фоточувствительные площадки которого расположены в 4-х квадрантах, вписанных в окружность диаметром 2 мм (4 внутренние площадки) и диаметром 10 мм (4 внешние площадки) с охранным кольцом, при значениях всех межплощадочных промежутков 0,2 мм (Прикладная физика, №5, 2003 г., с. 106-111). Топология прототипа соответствует топологии фотодиода изделия ФУР124М, изготавливаемого АО «НПО «Орион». Недостатком прототипа являются снижение процента выхода годных фотодиодов по значениям темновых токов фоточувствительных площадок и охранного кольца, а также значениям коэффициентов фотоэлектрической связи между фоточувствительными площадками, нестабильность электрических параметров изделия, обусловленных образованием инверсионного слоя n-типа проводимости на поверхности высокоомной кремниевой пластины p-типа проводимости. Данный инверсионный слой, возникающий из-за наличия встроенного положительного заряда на границе раздела окисел-кремний, приводит к появлению больших поверхностных токов утечки, дающих вклад в темновые токи фоточувствительных площадок и охранного кольца, снижению величины сопротивления каналов между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками, что также приводит к увеличению темновых токов охранного кольца и повышению коэффициента фотоэлектрической связи между фоточувствительными площадками, а также к изменению величины темновых токов во времени.
Задачей полезной модели является снижение коэффициента фотоэлектрической связи между фоточувствительными площадками, снижение шумов и повышение стабильности электрических параметров изделия, уменьшение темновых токов охранного кольца и фоточувствительных площадок и, как следствие, увеличение процента выхода годных фотодиодов.
Технический результат достигается уменьшением поверхностных токов утечки за счет создания стоп-области p+-типа проводимости и областей p-типа проводимости, расположенных между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками.
Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод содержит пластину, выполненную из высокоомного кремния p-типа проводимости, с фоточувствительными площадками и охранным кольцом n+-типа проводимости, стоп-областью p+-типа проводимости и областями p-типа проводимости, расположенными между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками.
Наличие p+-стоп-области (концентрация примеси на границе раздела кремний-окисел ≥1016 см-3) препятствует образованию инверсионного слоя на периферийной области фотодиода, тем самым снижая величину поверхностных токов утечки. Области p-типа проводимости, расположенные между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками, увеличивают сопротивление каналов между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками, тем самым снижая величину темнового тока охранного кольца и коэффициент фотоэлектрической связи между фоточувствительными площадками.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой представлена структурная схема 8-площадочного кремниевого pin-фотодиода. Согласно рисунку многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод содержит пластину (1), выполненную из высокоомного кремния p-типа проводимости, с фоточувствительными площадками (2), охранным кольцом n+-типа проводимости (3), стоп-областью p+-типа проводимости (4), областями p-типа проводимости (5), тыльным контактным слоем p+-типа проводимости (6), термическим окислом (7), двухслойными металлическими контактами хром-золото к фоточувствительным площадкам, охранному кольцу и тыльному контактному слою (8).
Пример. В соответствии с заявляемой полезной моделью был спроектирован кремниевый фотодиод и изготовлены 3 партии фотодиодов. В качестве исходного материала использовались пластины высокоомного кремния p-типа проводимости с удельным сопротивлением 15-20 кОм⋅см. Стоп-область p+-типа проводимости и области p-типа проводимости, расположенные между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками, создавались методом ионной имплантации бора. Формирование структуры фотодиода включает в себя также технологические операции термического окисления; загонки и разгонки фосфора для создания областей фоточувствительных площадок и охранного кольца n+-типа проводимости; загонки фосфора в тыльную сторону пластины для формирования геттерирующего слоя; удаления геттера и диффузионной загонки бора для создания тыльного контактного слоя p+-типа проводимости; формирования двухслойных металлических контактов к фоточувствительным площадкам, области охранного кольца и тыльному контактному слою p+-типа проводимости методом напыления пленки золота с подслоем хрома. У изготовленных фотодиодов были измерены фотоэлектрические параметры.
Величина сопротивления канала между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой составила 50-100 мОм, коэффициент фотоэлектрической связи между фоточувствительными площадками не превышал 1%. В таблице 1 приведены сравнительные типовые значения темновых токов при рабочем напряжении 200 В заявляемого фотодиода и прототипа.
Claims (1)
- Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод, содержащий пластину, выполненную из высокоомного кремния р-типа проводимости, с фоточувствительными площадками и охранным кольцом n+-типа проводимости, отличающийся наличием стоп-области р+-типа проводимости и областями р-типа проводимости, расположенными между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106158U RU181785U1 (ru) | 2018-02-19 | 2018-02-19 | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106158U RU181785U1 (ru) | 2018-02-19 | 2018-02-19 | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU181785U1 true RU181785U1 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=62981975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018106158U RU181785U1 (ru) | 2018-02-19 | 2018-02-19 | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU181785U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205303U1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-07-08 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU160523U1 (ru) * | 2015-11-18 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Планарный многоплощадочный кремниевый фотодиод |
| RU168495U1 (ru) * | 2016-03-31 | 2017-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Кремниевый p-i-n фотодиод с низкими темновыми токами |
-
2018
- 2018-02-19 RU RU2018106158U patent/RU181785U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU160523U1 (ru) * | 2015-11-18 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" | Планарный многоплощадочный кремниевый фотодиод |
| RU168495U1 (ru) * | 2016-03-31 | 2017-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Кремниевый p-i-n фотодиод с низкими темновыми токами |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Астахов В.П. и др., Результаты ионных обработок поверхности при изготовлении pin-фотодиодов на кремнии. Прикладная физика, 2003, N5, 106-111. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205303U1 (ru) * | 2021-03-10 | 2021-07-08 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2987186B1 (en) | Integrated avalanche photodiode arrays | |
| RU126195U1 (ru) | Многоплощадочный планарный кремниевый pin-фотодиод | |
| Mandić et al. | Neutron irradiation test of depleted CMOS pixel detector prototypes | |
| CN205452319U (zh) | 一种核辐射探测器 | |
| RU181785U1 (ru) | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод | |
| RU174468U1 (ru) | Многоплощадочный кремниевый pin-фоточувствительный элемент | |
| US4129878A (en) | Multi-element avalanche photodiode having reduced electrical noise | |
| US9257588B2 (en) | Microchannel avalanche photodiode (variants) | |
| Wu et al. | Design and fabrication of Low Gain Avalanche Detectors (LGAD): a TCAD simulation study | |
| EP0002694A1 (en) | Radiation detector | |
| US3265899A (en) | Semiconductor amplifying radiation detector | |
| US10797195B2 (en) | Ionizing radiation sensor based on float-zone silicon with p-type conductivity | |
| US3619621A (en) | Radiation detectors having lateral photovoltage and method of manufacturing the same | |
| Grieco et al. | Overview of CNM LGAD results: Boron Si-on-Si and epitaxial wafers | |
| RU205303U1 (ru) | Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой | |
| RU2408955C1 (ru) | P-i-n-диодный преобразователь нейтронного излучения | |
| Lim et al. | Cylindrical silicon-on-insulator microdosimeter: Design, fabrication and TCAD modeling | |
| RU168495U1 (ru) | Кремниевый p-i-n фотодиод с низкими темновыми токами | |
| GB1429231A (en) | Localisation detectors | |
| JP2023543735A (ja) | 低侵入性粒子低利得アバランシェ検出器 | |
| Lai et al. | Development and fabrication of cylindrical silicon-on-insulator microdosimeter arrays | |
| RU2654961C1 (ru) | Способ изготовления многоплощадочного быстродействующего кремниевого pin-фоточувствительного элемента | |
| CN109301025A (zh) | 一种低击穿电压雪崩光电探测器及其制备方法 | |
| RU2770147C1 (ru) | Микропиксельный лавинный фотодиод | |
| RU2654998C1 (ru) | Способ изготовления многоплощадочного кремниевого pin-фоточувствительного элемента |