RU205303U1 - Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой - Google Patents
Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой Download PDFInfo
- Publication number
- RU205303U1 RU205303U1 RU2021106300U RU2021106300U RU205303U1 RU 205303 U1 RU205303 U1 RU 205303U1 RU 2021106300 U RU2021106300 U RU 2021106300U RU 2021106300 U RU2021106300 U RU 2021106300U RU 205303 U1 RU205303 U1 RU 205303U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photosensitive
- type
- guard ring
- photosensitive areas
- areas
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- RZVXOCDCIIFGGH-UHFFFAOYSA-N chromium gold Chemical compound [Cr].[Au] RZVXOCDCIIFGGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000000899 pressurised-fluid extraction Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 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 полупроводниковым фотоприемным приборам, реализующим обнаружение излучения с длиной волны 1,06 мкм. Область применения - различные электронно-оптические системы, в которых требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения в диапазоне 10-40 нс.Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент (ФЧЭ) выполнен на пластине высокоомного кремния р-типа проводимости с фоточувствительными площадками и охранным элементом n+-типа проводимости с дополнительным диэлектрическим покрытием в виде пленки Al2O3, расположенной над периферийной областью ФЧЭ, зазорами между фоточувствительными площадками и охранным кольцом и между фоточувствительными площадками.Технический результат полезной модели - увеличение процента выхода годных ФЧЭ, уменьшение темновых токов фоточувствительных площадок и охранного кольца, снижение шумов и повышение стабильности электрических параметров изделия, что достигается за счет нанесения дополнительного диэлектрического покрытия в виде пленки Al2O3, расположенной над периферийной областью ФЧЭ, зазорами между фоточувствительными площадками и охранным кольцом и между фоточувствительными площадками.
Description
Полезная модель Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент относится к области полупроводниковых приборов, предназначенных для регистрации излучения с длиной волны 1,06 мкм. Область применения прибора - различные электронно-оптические системы, в которых требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения длительностью 10-40 нс. Такими системами являются, например, лазерные дальномеры, системы наведения по лучу, обнаружители лазерного излучения, системы защиты танков от лазерного оружия, высокоточное оружие и др. [А.М. Филачев, И.И. Таубкин, М.А. Тришенков Твердотельная фотоэлектроника. Физические основы - М.: Физматкнига, 2007 г., 384 с.].
Известен многоплощадочный планарный кремниевый p-i-n-фотодиод [патент на полезную модель РФ №126195, ОАО «Московский завод «Сапфир»], рассчитанный на излучение в диапазоне длин волн 0,4-1,2 мкм и выполненный на пластине высокоомного кремния р-типа проводимости, фоточувствительные площадки и охранный элемент, охватывающий без разрыва каждую отдельную фоточувствительную площадку, реализованы в виде планарного n+-р перехода.
Известен 8-площадочный планарный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент (ФЧЭ) [патент на полезную модель РФ №181785, АО «НПО «Орион»], принятый в качестве прототипа, фоточувствительные площадки которого расположены в 4-х квадрантах: 4 внутренние площадки и 4 внешние площадки вписаны в окружности диаметром 2 мм и 4 мм, соответственно. ФЧЭ также содержит охранный элемент n+-типа проводимости, стоп-область р+-типа проводимости и области р-типа проводимости, расположенные между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и между фоточувствительными площадками. Назначением областей р+-типа проводимости и областей р-типа проводимости является предотвращение образования инверсионного слоя на поверхности высокоомной кремниевой пластины, обусловленного наличием встроенного положительного заряда на границе раздела окисел-кремний. Недостатком прототипа является снижение процента выхода годных ФЧЭ из-за больших значений темновых токов фоточувствительных площадок и охранного кольца, а также из-за повышенного уровня шумов ФЧЭ. Создание области р+-типа проводимости и областей р-типа проводимости методом ионной имплантации сопровождается возникновением радиационных дефектов, расположенных в области пространственного заряда р-n перехода, которые могут являться генерационно-рекомбинационными центрами для носителей заряда и вносить вклад в темновые токи и шумы фоточувствительных площадок и охранного кольца.
Задачей полезной модели является увеличение процента выхода годных фоточувствительных элементов, уменьшение темновых токов охранного кольца и фоточувствительных площадок, снижение шумов и повышение стабильности электрических параметров изделия.
Технический результат достигается тем, что многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент содержит пластину высокоомного кремния р-типа проводимости с фоточувствительными площадками и охранным кольцом n+-типа проводимости и дополнительное диэлектрическое покрытие в виде пленки Al2O3, расположенное над периферийной областью ФЧЭ, зазорами между фоточувствительными площадками и охранным кольцом и между фоточувствительными площадками.
Как известно, диэлектрические пленки оксида алюминия обладают большим по величине отрицательным встроенным зарядом [А.И. Курносов, В.В. Юдин Технология производства полупроводниковых приборов и интегральныхсхем - М.: Высш. школа, 1979 г., 367 с.], что компенсирует положительный встроенный электрический заряд на границе раздела окисел-кремний и таким образом превентирует образование области инверсионного слоя на поверхности пластины высокоомного кремния р-типа проводимости. Одновременно с этим нанесение пленки оксида алюминия не вносит радиационные дефекты в область пространственного заряда и не приводит к ухудшению фотоэлектрических параметров изделия, что является преимуществом в сравнении с ионной имплантацией.
Сущность полезной модели поясняется рисунком фиг. 1, на котором представлен топологический срез 8-площадочного кремниевого фоточувствительного элемента. Много площадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент представляет собой пластину (1), выполненную из высокоомного кремния р-типа проводимости, с фоточувствительными площадками (2) и охранным кольцом (3) n+-типа проводимости, тыльным контактным слоем (4) р+-типа проводимости, двухслойными металлическими контактами хром-золото (5) к фоточувствительным площадкам, охранному кольцу и тыльному контактному слою, изолирующим и просветляющим слоем диоксида кремния (6) и дополнительным диэлектрическим покрытием в виде пленки Al2O3 (7).
Пример. В соответствии с заявляемой полезной моделью был спроектирован кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент и изготовлены 2 партии по типу заявляемого ФЧЭ и 2 партии по прототипу. В качестве исходного материала использовались пластины высокоомного кремния р-типа проводимости с удельным сопротивлением 20 кОмсм. Формирование дополнительного диэлектрического покрытия в виде пленки Al2O3 проводилось методом катодного высокочастотного распыления. Создание структуры фоточувствительного элемента включает в себя также следующие технологические операции: термическое окисление; загонка и разгонка фосфора для создания областей фоточувствительных площадок и охранного кольца n+-типа проводимости; загонка фосфора в обратную сторону пластины для формирования геттерирующего слоя; удаление геттера; диффузионная загонка бора для создания тыльного контактного слоя р+-типа проводимости; формирование двухслойных металлических контактов к фоточувствительным площадкам, области охранного кольца и тыльному контактному слою р+-типа проводимости методом резистивного напыления пленки золота с подслоем хрома, нанесенного магнетронным методом.
У изготовленных ФЧЭ были измерены электрические параметры. Результаты измерений представлены в таблице 1.
Величина сопротивления канала между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой составила 50-100 МОм. В таблице приведены сравнительные типовые значения темновых токов при рабочем напряжении 200 В, а также процент выхода годных заявляемого фоточувствительного элемента и прототипа.
Полученные результаты показали, что нанесение дополнительного диэлектрического покрытия в виде пленки Al2O3, расположенной над периферийной областью ФЧЭ, зазорами между фоточувствительными площадками и охранным кольцом и между фоточувствительными площадками, позволило уменьшить темновые токи фоточувствительных площадок и охранного кольца и, как следствие, повысить процент выхода годных на 8%.
Claims (1)
- Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент, содержащий пластину, выполненную из высокоомного кремния р-типа проводимости, с фоточувствительными площадками и охранным кольцом n+-типа проводимости, изолирующей и просветляющей пленкой SiO2, тыльным контактным слоем р+-типа проводимости, двухслойными металлическими контактами хром-золото к фоточувствительным площадкам, охранному кольцу и тыльному контактному слою, отличающийся наличием дополнительного диэлектрического покрытия в виде пленки Al2O3, располагающегося над периферийной областью ФЧЭ, зазорами между фоточувствительными площадками и охранным кольцом и фоточувствительными площадками, и отсутствием стоп-области р+-типа проводимости и областей р-типа проводимости между охранным кольцом и фоточувствительной площадкой и фоточувствительными площадками.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106300U RU205303U1 (ru) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106300U RU205303U1 (ru) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU205303U1 true RU205303U1 (ru) | 2021-07-08 |
Family
ID=76820371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106300U RU205303U1 (ru) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU205303U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6555890B2 (en) * | 2000-05-23 | 2003-04-29 | Sensors Unlimited, Inc. | Method for combined fabrication of indium gallium arsenide/indium phosphide avalanche photodiodes and p-i-n photodiodes |
| RU126195U1 (ru) * | 2012-10-02 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Многоплощадочный планарный кремниевый pin-фотодиод |
| RU174468U1 (ru) * | 2016-11-02 | 2017-10-16 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоплощадочный кремниевый pin-фоточувствительный элемент |
| RU181785U1 (ru) * | 2018-02-19 | 2018-07-26 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод |
| CN110808312A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-18 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 一种提高光电探测器芯片产出量的制备工艺方法 |
-
2021
- 2021-03-10 RU RU2021106300U patent/RU205303U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6555890B2 (en) * | 2000-05-23 | 2003-04-29 | Sensors Unlimited, Inc. | Method for combined fabrication of indium gallium arsenide/indium phosphide avalanche photodiodes and p-i-n photodiodes |
| RU126195U1 (ru) * | 2012-10-02 | 2013-03-20 | Открытое акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | Многоплощадочный планарный кремниевый pin-фотодиод |
| RU174468U1 (ru) * | 2016-11-02 | 2017-10-16 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоплощадочный кремниевый pin-фоточувствительный элемент |
| RU181785U1 (ru) * | 2018-02-19 | 2018-07-26 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод |
| CN110808312A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-18 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 一种提高光电探测器芯片产出量的制备工艺方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9209336B2 (en) | Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof | |
| US9214588B2 (en) | Wavelength sensitive sensor photodiodes | |
| US9577121B2 (en) | Tetra-lateral position sensing detector | |
| US4857980A (en) | Radiation-sensitive semiconductor device with active screening diode | |
| US8035183B2 (en) | Photodiodes with PN junction on both front and back sides | |
| US9882070B2 (en) | Photodetector structures and manufacturing the same | |
| CN109686812B (zh) | 基于隧穿氧化层的键合硅pin辐射响应探测器及制备方法 | |
| US4586069A (en) | Opto-electrical device made of silicon for detecting infrared light | |
| US4129878A (en) | Multi-element avalanche photodiode having reduced electrical noise | |
| CN110326116B (zh) | 半导体结构及其制造 | |
| RU205303U1 (ru) | Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой | |
| US3971057A (en) | Lateral photodetector of improved sensitivity | |
| RU82381U1 (ru) | КРЕМНИЕВЫЙ pin-ФОТОДИОД | |
| RU87569U1 (ru) | Германиевый планарный фотодиод | |
| RU174468U1 (ru) | Многоплощадочный кремниевый pin-фоточувствительный элемент | |
| RU181785U1 (ru) | Многоплощадочный кремниевый pin-фотодиод | |
| RU168495U1 (ru) | Кремниевый p-i-n фотодиод с низкими темновыми токами | |
| US3554818A (en) | Indium antimonide infrared detector and process for making the same | |
| US4462019A (en) | Photosensitive semiconductor resistor | |
| CN211350684U (zh) | 一种高速高响应度的硅基光电二极管 | |
| EP0870335B1 (fr) | Detecteur de rayonnements ionisants ultra-mince et procedes de realisation d'un tel detecteur | |
| CN105870243B (zh) | 一种红外光敏二极管及其制备方法 | |
| Lawrence et al. | GaAs 0.6 P 0.4 LED's with efficient transparent contacts for spatially uniform light emission | |
| CN109301025A (zh) | 一种低击穿电压雪崩光电探测器及其制备方法 | |
| CN111312876A (zh) | 一种高速高响应度的硅基光电二极管及其制备方法 |