RU195799U1 - Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения - Google Patents
Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU195799U1 RU195799U1 RU2019127110U RU2019127110U RU195799U1 RU 195799 U1 RU195799 U1 RU 195799U1 RU 2019127110 U RU2019127110 U RU 2019127110U RU 2019127110 U RU2019127110 U RU 2019127110U RU 195799 U1 RU195799 U1 RU 195799U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active region
- semiconductor
- ohmic contact
- semiconductor substrate
- region
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 3
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 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
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 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
- H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
-
- 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
- H01L31/08—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Полупроводниковый приемник инфракрасного (ИК) излучения содержит полупроводниковую подложку (1) AIIIBV с первой активной областью (2) на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV, первый омический контакт (4), нанесенный на поверхность (3) активной области (2), и второй омический контакт (7), нанесенный на поверхность (6) периферийной области полупроводниковой подложки (1), противолежащей поверхности с первой активной областью (2). Вокруг первой активной области (2) на полупроводниковой подложке(1) выполнена вторая кольцевая активная область (8) на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV, электрически отделенная от первой активной области (2). На активную область (8) нанесен третий омический контакт (10). В полупроводниковом приемнике ИК излучения обеспечена возможность проверки его работоспособности в любой момент времени. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Полезная модель относится к оптоэлектронной технике, а более конкретно, к компактным фотоприемникам излучения в инфракрасном (ИК) диапазоне длин волн, применяемым в различных областях науки и техники, в промышленности, а именно в спектроскопии, в медицине, оптических системах связи и передачи информации, в оптических сверхскоростных вычислительных и коммутационных системах.
Известен полупроводниковый приемник ИК излучения (см. Письма в ЖТФ, том 37, вып. 19, стр. 95-103, 2011), включающий полупроводниковую подложку InAs с кольцевой активной областью на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов InAsSb, первый омический контакт, нанесенный на поверхность кольцевой активной области, и второй сплошной омический контакт, нанесенный на всю поверхность полупроводниковой подложки, противолежащую поверхности с кольцевой активной областью.
Известный полупроводниковый приемник имеет расширенный диапазон спектральной чувствительности в среднем ИК диапазоне (2-5) мкм, однако его конструкция не позволяет проверить эффективность его работы.
Известен полупроводниковый приемник ИК излучения (см. US 7768048, МПК H01L 31/062, H01L 31/113, опубл. 03.08.2010), включающий подложку, на котором последовательно сформированы слой п-типа проводимости, включающий индий и сурьму, поглощающий свет полупроводниковый слой, включающий индий и сурьму, специально не легированный или р-типа проводимости, полупроводниковый слой р-типа проводимости, который легирован до более высокой концентрации носителей и имеет большую ширину запретной зоны, чем поглощающий свет полупроводниковый слой, в то же время легированный полупроводниковый слой р-типа проводимости функционирует как барьерный слой.
В известном полупроводниковом приемнике ИК излучения практически исключается вредное поглощение света в более широкозонном верхнем слое и одновременно создается барьер для утекания неосновных носителей заряда, созданных внешним источником света. К недостатку известного приемника инфракрасного излучения относится невозможность периодический проверки эффективности его работы.
Известен полупроводниковый приемник ИК излучения (см. US 20110204214, МПК H01L 31/0256, H01L 31/0304, H01L 31/18, опубл. 25.08.2011), содержащий подложку, например, из GaSb, GaAs, или InP, на которой последовательно нанесены нижний контактный слой, светопоглощающий слой, выполненный из соединений AIIIBV, барьерный слой, выполненный из соединений AIIIBV толщиной 50-100 нм, и верхний контактный слой, например, из InAs, InGaAs или InAsSb. На нижнем и верхнем контактных слоях сформированы металлические электроды для включения приемника ИК излучения в соответствующую электрическую цепь.
Известный полупроводниковый приемник ИК излучения регистрирует излучение в спектральном диапазоне от 3 до 5 мкм, но в нем отсутствует возможность проверки его работоспособности в процессе эксплуатации.
Известен полупроводниковый приемник ИК излучения (см. US 10304896, МПК H01L 21/00, H01L 31/0304, G01J 05/04, B82Y 20/00, опубл. 28.05.2019), включающий в себя подложку, на которой последовательно сформированы первый электрод и второй электрод, между которыми расположен слой из соединений AIIIBV, поглощающий ИК излучение, содержащий первый полупроводниковый субслой из GaAs, на котором расположено множество разнесенных друг от друга квантовых точек, включающих In, и второй полупроводниковый субслой из InGaAs, покрывающий множество квантовых точек.
Известный полупроводниковый приемник ИК излучения может быть настроен на любом узкий ИК спектральный диапазон путем изменения размеров квантовых точек, но его конструкция не обеспечивает возможности контролировать работоспособность приемника ИК излучения.
Известен полупроводниковый приемник ИК излучения (см. патент RU 2488916, МПК H01L 31/09, опубл. 27.07.2013), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Полупроводниковый приемник-прототип включает полупроводниковую подложку AIIIBV с активной областью в форме диска с отверстием в центре на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV, первый омический контакт, нанесенный на поверхность активной области, и второй омический контакт, нанесенный на поверхность периферийной области полупроводниковой подложки, противолежащей поверхности с активной областью. В поверхности центральной области полупроводниковой подложки, свободной от второго омического контакта, выполнено по меньшей мере одно углубление.
Достоинством известного полупроводникового приемника-прототипа является расширенный диапазон спектральной чувствительности в среднем ИК диапазоне (2-4) мкм. Однако в известном полупроводниковом приемнике отсутствует возможность контролировать его работоспособность, что не позволяет гарантировать эффективность его работы перед включением.
Задачей настоящего технического решения являлась разработка такого полупроводникового приемника ИК излучения, в котором бы имелась возможность проверки его работоспособности в любой момент времени.
Поставленная задача решается тем, что полупроводниковый приемник ИК излучения включает полупроводниковую подложку AIIIBV с первой активной областью на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV, первый омический контакт, нанесенный на поверхность активной области, и второй омический контакт, нанесенный на поверхность периферийной области полупроводниковой подложки, противолежащей поверхности с первой активной областью. Новым является выполнение вокруг первой активной области на полупроводниковой подложке второй кольцевой активной области на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV, с нанесенным на ее поверхность третьим омическим контактом, электрически отделенной от первой активной области.
Первая активная область может быть электрически отделена от второй активной области кольцевой канавкой глубиной, превышающей толщину активных областей.
Первая активная область может быть выполнена в виде диска, а вторая активная область может быть выполнена в виде круглого кольца.
Первая активная область может быть выполнена в виде квадрата, а вторая активная область может быть выполнена в виде квадратного кольца.
В поверхности центральной области полупроводниковой подложки, свободной от второго омического контакта, может быть выполнено одно углубление.
Настоящий полупроводниковый приемник ИК излучения поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 показан в поперечном разрезе полупроводниковый приемник ИК излучения;
на фиг. 2 приведен вид сверху на полупроводниковый приемник ИК излучения с активной областью в виде диска;
на фиг. 3 показан вид сверху на полупроводниковый приемник ИК излучения с активной областью в виде квадрата
Полупроводниковый приемник ИК излучения по настоящей полезной модели (фиг. 1 - фиг. 3) содержит полупроводниковую подложку 1 из полупроводникового соединения AIIIBV, на которой сформирована первая активная область 2 на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV. Первая активная область 2 может быть выполнена в виде диска (фиг. 2) или квадрата (фиг. 3). На поверхность 3 активной области 2 у ее края нанесен первый омический контакт 4. На поверхность 5 периферийной области 6 полупроводниковой подложки 1, противолежащей поверхности 3 с первой активной области 2, нанесен второй омический контакт 7. Вокруг первой активной области 2 на полупроводниковой подложке 1 выполнена вторая кольцевая активная область 8 на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV. Вторая активная область 8 может быть выполнена в виде круглого кольца (фиг. 2) или в виде с квадратного кольца (фиг. 3). На поверхность 9 второй активной области 8 нанесен третий омический контакт 10, Вторая активная область 8 электрически отделена от первой активной области 2, например, кольцевой канавкой И глубиной, превышающей толщину активных областей 2 и 8. В поверхности 5 центральной области полупроводниковой подложки 1, свободной от второго омического контакта 7, может быть выполнено одно или несколько углублений 12, как соприкасающихся друг с другом, так и отстоящие друг от друга (на фиг. 1 изображен вариант нескольких углублений 12). Углубления 12 могут быть одинакового или различного размера. Углубления 12 обеспечивают дополнительное поглощение в активной области 2 гетероструктуры фотонов, многократно переотраженнных от криволинейных поверхностей углублений 12 в полупроводниковой подложке 1.
Для проверки работоспособности настоящего полупроводникового приемника ИК излучения прикладывают к омическим контактам 7 и 10 второй активной области 8 прямое напряжение смещения, большее контактной разности потенциала р-n перехода. В случае работоспособности полупроводникового приемника ИК излучения через гетероструктуру второй активной области 8 будет протекать электрический ток. Часть электрического тока (50-90% в зависимости от типа полупроводникового соединения AIIIBV) преобразуется в ИК излучение за счет излучательной рекомбинации внутри гетероструктуры. При внутренних отражениях в гетероструктуре часть излучения поглотится в первой активной области 2, что приведет к возникновению в первой активной области 2 фототока, свидетельствующего о работоспособности полупроводникового приемника ИК излучения. В случае наличия дефекта в фотоприемнике, например, пробоя h-n-перехода или разрыва цепи из-за повреждения фронтального контакта, фототок будет отсутствовать. Отсутствие этого фототока свидетельствует о неработоспособности полупроводникового приемника ИК излучения. Конструкция настоящего полупроводникового приемника ИК излучения позволяет также контролировать
Пример. На одной из граней подготовленной полупроводниковой подложки из InAs была выращена гетероструктура InAs/InAs/InAsSbP. В процессе эпитаксиального роста в гетероструктуре формируется р-n переход. По технологии фотолитографии и жидкостного травления были сформированы первая активная область в виде диска диаметром 0,30 мм и вторая кольцевая активная область с внутренним диаметром 0,32 мм и внешним диаметром 0,36 мм. На часть первой активной области и на вторую активную область были нанесены соответственно первый и третий омические контакты Cr/Au-Ge/Au толщиной 0,03 мм. С обратной стороны по краю полупроводниковой подложки был сформирован второй омический контакт Cr/Au-Ge/Au шириной 0,02 мм. При приложении к кольцевой активной области прямого напряжения смещения больше контактной разности потенциала р-n перехода (0,6 В) через гетероструктуру работоспособного приемника протекал прямой электрический ток величиной 100 мА. Часть электрического тока преобразовалась в ИК излучение за счет излучательной рекомбинации внутри на второй активной области. При внутренних отражениях в гетероструктуре часть ИК излучения поглощалась в первой активной области, и был зарегистрирован фототок 50 мкА. В случае наличия дефекта в приемнике ИК излучения (например, пробоя p-n перехода или разрыва электрической цепи из-за повреждения фронтального контакта) фототок из первой активной области отсутствует, что свидетельствует о неработоспособности приемника ИК излучения.
Claims (7)
1. Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения, включающий полупроводниковую подложку AIIIBV с первой активной областью на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV, первый омический контакт, нанесенный на поверхность активной области, и второй омический контакт, нанесенный на поверхность периферийной области полупроводниковой подложки, противолежащей поверхности с первой активной областью, отличающийся тем, что вокруг первой активной области на полупроводниковой подложке выполнена вторая кольцевая активная область на основе гетероструктуры, выполненной из твердых растворов AIIIBV, с нанесенным на ее поверхность третьим омическим контактом, электрически отделенная от первой активной области.
2. Полупроводниковый приемник по п. 1, отличающийся тем, что первая активная область электрически отделена от второй активной области кольцевой канавкой глубиной, превышающей толщину активных областей.
3. Полупроводниковый приемник по п. 1, отличающийся тем, что первая активная область выполнена в виде диска, а вторая активная область выполнена в виде круглого кольца.
4. Полупроводниковый приемник по п. 1, отличающийся тем, что первая активная область выполнена в виде квадрата, а вторая активная область выполнена в виде квадратного кольца.
5. Полупроводниковый приемник по п. 1, отличающийся тем, что в поверхности центральной области полупроводниковой подложки, свободной от второго омического контакта, выполнено одно углубление.
6. Полупроводниковый приемник по п. 1, отличающийся тем, что в поверхности центральной области полупроводниковой подложки, свободной от второго омического контакта, выполнены углубления, соприкасающиеся друг с другом.
7. Полупроводниковый приемник по п. 1, отличающийся тем, что в поверхности центральной области полупроводниковой подложки, свободной от второго омического контакта, выполнены углубления, отстоящие друг от друга.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127110U RU195799U1 (ru) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127110U RU195799U1 (ru) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU195799U1 true RU195799U1 (ru) | 2020-02-05 |
Family
ID=69416402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019127110U RU195799U1 (ru) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU195799U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5814928A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気体透過膜 |
| US4864378A (en) * | 1987-10-21 | 1989-09-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Schottky barrier infrared detector |
| US8492702B2 (en) * | 2010-02-21 | 2013-07-23 | Technion Research & Development Foundation Limited | Method and system for detecting light having a light absorbing layer with bandgap modifying atoms |
| RU2488916C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения |
| EP3450942A1 (en) * | 2017-08-28 | 2019-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Infrared detector and infrared sensor including the same |
-
2019
- 2019-08-27 RU RU2019127110U patent/RU195799U1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5814928A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気体透過膜 |
| US4864378A (en) * | 1987-10-21 | 1989-09-05 | Massachusetts Institute Of Technology | Schottky barrier infrared detector |
| US8492702B2 (en) * | 2010-02-21 | 2013-07-23 | Technion Research & Development Foundation Limited | Method and system for detecting light having a light absorbing layer with bandgap modifying atoms |
| RU2488916C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения |
| EP3450942A1 (en) * | 2017-08-28 | 2019-03-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Infrared detector and infrared sensor including the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20180138327A1 (en) | Array of geiger-mode avalanche photodiodes for detecting infrared radiation | |
| TWI620339B (zh) | 高速光偵測器 | |
| JP2942285B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH04111479A (ja) | 受光素子 | |
| KR960001190B1 (ko) | 수광장치 | |
| JPWO2006046276A1 (ja) | アバランシェフォトダイオード | |
| CN107403848B (zh) | 一种背照式级联倍增雪崩光电二极管 | |
| US10971643B2 (en) | Implementation of an optimized avalanche photodiode (APD)/single photon avalanche diode (SPAD) structure | |
| US4608586A (en) | Back-illuminated photodiode with a wide bandgap cap layer | |
| CN103904152A (zh) | 光电探测器及其制造方法和辐射探测器 | |
| JP2024507428A (ja) | 単一光子検出器及びその製造方法、単一光子検出器マトリックス | |
| JPS6244434B2 (ru) | ||
| RU195799U1 (ru) | Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения | |
| RU2488916C1 (ru) | Полупроводниковый приемник инфракрасного излучения | |
| US20020105010A1 (en) | Semiconductor light detecting device | |
| JP4109159B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| US10686091B2 (en) | Semiconductor device | |
| US5272364A (en) | Semiconductor photodetector device with short lifetime region | |
| RU221645U1 (ru) | Полупроводниковый фотодиод для инфракрасного излучения | |
| JP4223774B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| KR100676733B1 (ko) | 엔아이피 구조를 갖는 자외선검지기 | |
| JPH0529642A (ja) | 半導体光検出素子 | |
| JPS63160283A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2995751B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| CN117012774A (zh) | 光电探测器及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200828 |
|
| NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20211111 |