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 PDF

Info

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
Application number
RU2021106300U
Other languages
English (en)
Inventor
Александра Сергеевна Ким
Алексей Николаевич Колкий
Original Assignee
Акционерное общество "НПО "Орион"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "НПО "Орион" filed Critical Акционерное общество "НПО "Орион"
Priority to RU2021106300U priority Critical patent/RU205303U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU205303U1 publication Critical patent/RU205303U1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/0248Semiconductor 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
    • H01L31/0256Semiconductor 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
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/028Inorganic 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.
Figure 00000001
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)

  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.
RU2021106300U 2021-03-10 2021-03-10 Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фоточувствительный элемент с двухслойной диэлектрической пленкой RU205303U1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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