RU2102821C1 - Лавинный фотодиод - Google Patents
Лавинный фотодиод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2102821C1 RU2102821C1 RU96119670A RU96119670A RU2102821C1 RU 2102821 C1 RU2102821 C1 RU 2102821C1 RU 96119670 A RU96119670 A RU 96119670A RU 96119670 A RU96119670 A RU 96119670A RU 2102821 C1 RU2102821 C1 RU 2102821C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- semiconductor
- semiconductor layer
- junction
- avalanche photodiode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Использование: для регистрации слабых световых потоков и ядерных частиц. Сущность изобретения: в лавинном фотодиоде, включающем полупроводниковую подложку, на поверхности которой расположен полупроводниковый слой, образующий с подложкой р-n переход, на границе подложки с полупроводниковым слоем сформированы не мене двух полупроводниковых областей с повышенной проводимостью по отношению к подложке, причем крутизна р-n перехода внутри полупроводниковых областей больше, чем вне их. 1 ил.
Description
Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности к полупроводниковым фотоприемникам, и может применяться для регистрации слабых световых потоков и ядерных частиц.
Известно устройство (аналог), включающее полупроводниковую подложку, на поверхности которой сформирован полупроводниковый слой, отличающийся от подложки повышенной величиной проводимости, и диэлектрический слой, отделяющий полупроводниковый слой от полевого электрода. Лавинное умножение носителей заряда в устройстве происходит непосредственно на границе полупроводникового с диэлектрическим слоем. При этом носители заряда с высокой кинетической энергией проникают в объем диэлектрического слоя и изменяют его электрические свойства. В результате этого ухудшается стабильность характеристик и уменьшается срок службы устройства.
Известно также устройство, взятое за прототип, включающее полупроводниковую подложку, на поверхности которой сформирован полупроводниковый слой противоположного типа проводимости. Недостатком прототипа является нестабильность его характеристик. Причина этой нестабильности заключается в следующем. Коэффициент умножения лавинного процесса является резкой функцией приложенного к прибору потенциала. Величина критического потенциала, при которой начинается ударная ионизация полупроводника, может меняться от точки к точке вдоль поверхности прибора, поскольку в реальных р-n переходах всегда присутствуют ваканции, дислокации и другие неоднородности кристаллической структуры. При увеличении напряжения на р-n переходе выше некоторого порогового значения начинается лавинный процесс в областях подложки с наименьшим потенциалом пробоя. Дальнейшее увеличение напряжения пробоя приводит к локальным неуправляемым микропробоям, ограничивающим коэффициент усиления и срок службы прибора.
Задачей изобретения являются улучшение стабильности и увеличение чувствительности лавинного фотодиода.
Для достижения этого технического результата в лавинном фотодиоде, включающем полупроводниковую подложку, на поверхности которой расположен полупроводниковый слой, образующий с подложкой р-n переход, сформированы не менее двух полупроводниковых областей с повышенной проводимостью по отношению к подложке, причем крутизна р-n перехода внутри полупроводниковых областей больше, чем вне их.
На чертеже иллюстрировано поперечное сечение предложенного лавинного фотодиода.
Лавинный фотодиод содержит полупроводниковую подложку 1 и полупроводниковый слой 2, образующие между собой р-n переход. На границе полупроводникового слоя с подложкой сформированы не менее двух полупроводниковых областей 3 с повышенной по отношению к подложке проводимостью, причем крутизна р-n перехода внутри полупроводниковых областей больше, чем вне их.
В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве лавинный процесс достигается только около полупроводниковых областей, поскольку полупроводниковые области с повышенной по отношению к подложке проводимостью вызывают локальное понижение потенциала пробоя р-n перехода в лавинном фотодиоде. Это происходит по двум причинам: во-первых, за счет повышенной концентрации легирующих примесей в полупроводниковых областях; во-вторых, за счет увеличения крутизны р-n переходов в этих областях, причем последняя причина является преобладающей. При этом благодаря слабой зависимости потенциала пробоя неплоских р-n переходов от совершенства кристаллической структуры подложки значительно улучшается отношение сигнал/шум в устройстве.
В рабочем режиме к полупроводниковому слою относительно подложки лавинного фотодиода прикладывают напряжение полярностью, соответствующей обеднению р-n перехода. Величину напряжения устанавливают выше некоторого порогового значения, при котором достигается необходимый темп лавинного процесса в полупроводниковых областях лавинного фотодиода. Световой поток направляют на прибор со стороны полупроводникового слоя.
Лавинный фотодиод изготавливают следующим образом. На поверхности полупроводниковой кремниевой подложки, например n-типа проводимости с концентрацией примесей 1015 см-3 производят ионное легирование фосфором для формирования полупроводниковых областей полусферической формы диаметром 2 мкм и концентрацией примесей 1016 см-3 Интервал между полупроводниковыми областями устанавливают 3 мкм. Затем на поверхности подложки путем эпитаксиального выращивания формируют полупроводниковый слой кремния р-типа проводимости толщиной 5 мкм и концентрацией примесей 1015 см-3 Омический контакт для подключения напряжения питания формируют путем дополнительного легирования поверхности полупроводникового слоя ионами бора дозой 50 мккул/см.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Foss N.A. J.of Applied Physics, v.44, N 2, 1979, p.728-731 (аналог).
1. Foss N.A. J.of Applied Physics, v.44, N 2, 1979, p.728-731 (аналог).
2. Техника оптический связи. Фотоприемники. Под ред. У.Тсанга. М. 1988, с.526.
Claims (1)
- Лавинный фотодиод, включающий полупроводниковую подложку, на поверхности которой расположен полупроводниковый слой, образующий с подложкой p-n-переход, отличающийся тем, что на границе подложки с полупроводниковым слоем сформировано не менее двух полупроводниковых областей с повышенной проводимостью по отношению к подложке, причем крутизна p-n-перехода внутри полупроводниковых областей больше, чем вне их.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96119670A RU2102821C1 (ru) | 1996-10-10 | 1996-10-10 | Лавинный фотодиод |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96119670A RU2102821C1 (ru) | 1996-10-10 | 1996-10-10 | Лавинный фотодиод |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2102821C1 true RU2102821C1 (ru) | 1998-01-20 |
RU96119670A RU96119670A (ru) | 1998-03-27 |
Family
ID=20186186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96119670A RU2102821C1 (ru) | 1996-10-10 | 1996-10-10 | Лавинный фотодиод |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2102821C1 (ru) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007139451A1 (fr) | 2006-06-01 | 2007-12-06 | Zecotek Medical Systems Singapore Pte. Ltd. | Photodiode avalanche à microcanaux |
WO2008085083A1 (fr) * | 2007-01-09 | 2008-07-17 | Valentin Nikolaevich Samoilov | Cellule photovoltaïque hétéroélectrique |
WO2009126056A1 (ru) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Преобразователь электромагнитного излучения |
DE112009004341T5 (de) | 2009-01-11 | 2012-06-21 | Sergey Nikolaevich Klemin | Halbleiter-Geigermodus-Mikrozellenphotodiode (Varianten) |
US8471293B2 (en) | 2008-01-18 | 2013-06-25 | Stmicroelectronics S.R.L. | Array of mutually insulated Geiger-mode avalanche photodiodes, and corresponding manufacturing process |
US8476730B2 (en) | 2009-04-23 | 2013-07-02 | Stmicroelectronics S.R.L. | Geiger-mode photodiode with integrated and JFET-effect-adjustable quenching resistor, photodiode array, and corresponding manufacturing method |
US8742543B2 (en) | 2007-02-20 | 2014-06-03 | Ziraddin Yagub-Ogly Sadygov | Microchannel avalanche photodiode (variants) |
US8766164B2 (en) | 2008-12-17 | 2014-07-01 | Stmicroelectronics S.R.L. | Geiger-mode photodiode with integrated and adjustable quenching resistor and surrounding biasing conductor |
US8778721B2 (en) | 2008-01-18 | 2014-07-15 | Stmicroelectronics S.R.L. | Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof |
US9105789B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-08-11 | Stmicroelectronics S.R.L. | Geiger-mode avalanche photodiode with high signal-to-noise ratio, and corresponding manufacturing process |
US9153608B2 (en) | 2011-07-04 | 2015-10-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode array, method for determining reference voltage, and method for determining recommended operating voltage |
RU2650417C1 (ru) * | 2017-04-25 | 2018-04-13 | Зираддин Ягуб оглы Садыгов | Полупроводниковый лавинный фотоприемник |
RU2814514C1 (ru) * | 2023-09-22 | 2024-02-29 | Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) | Полупроводниковый лавинный детектор |
-
1996
- 1996-10-10 RU RU96119670A patent/RU2102821C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Fass N.A.J. of Applied Physics, v. 44, N 2, 1979, p. 728 - 731. * |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101675532B (zh) * | 2006-06-01 | 2012-11-14 | 泽科泰克影像系统新加坡有限公司 | 微通道雪崩光电二极管 |
WO2007139451A1 (fr) | 2006-06-01 | 2007-12-06 | Zecotek Medical Systems Singapore Pte. Ltd. | Photodiode avalanche à microcanaux |
WO2008085083A1 (fr) * | 2007-01-09 | 2008-07-17 | Valentin Nikolaevich Samoilov | Cellule photovoltaïque hétéroélectrique |
US8742543B2 (en) | 2007-02-20 | 2014-06-03 | Ziraddin Yagub-Ogly Sadygov | Microchannel avalanche photodiode (variants) |
US9257588B2 (en) | 2007-02-20 | 2016-02-09 | Zecotek Imaging Systems Singapore Pte Ltd. | Microchannel avalanche photodiode (variants) |
US8778721B2 (en) | 2008-01-18 | 2014-07-15 | Stmicroelectronics S.R.L. | Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof |
US9209336B2 (en) | 2008-01-18 | 2015-12-08 | Stmicroelectronics S.R.L. | Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof |
US8574945B2 (en) | 2008-01-18 | 2013-11-05 | Stmicroelectronics S.R.L. | Array of mutually insulated Geiger-mode avalanche photodiodes, and corresponding manufacturing process |
US8471293B2 (en) | 2008-01-18 | 2013-06-25 | Stmicroelectronics S.R.L. | Array of mutually insulated Geiger-mode avalanche photodiodes, and corresponding manufacturing process |
WO2009126056A1 (ru) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Преобразователь электромагнитного излучения |
US8766164B2 (en) | 2008-12-17 | 2014-07-01 | Stmicroelectronics S.R.L. | Geiger-mode photodiode with integrated and adjustable quenching resistor and surrounding biasing conductor |
DE112009004341T5 (de) | 2009-01-11 | 2012-06-21 | Sergey Nikolaevich Klemin | Halbleiter-Geigermodus-Mikrozellenphotodiode (Varianten) |
US8476730B2 (en) | 2009-04-23 | 2013-07-02 | Stmicroelectronics S.R.L. | Geiger-mode photodiode with integrated and JFET-effect-adjustable quenching resistor, photodiode array, and corresponding manufacturing method |
US9236519B2 (en) | 2010-03-30 | 2016-01-12 | Stmicroelectronics S.R.L. | Geiger-mode avalanche photodiode with high signal-to-noise ratio, and corresponding manufacturing process |
US9105789B2 (en) | 2010-03-30 | 2015-08-11 | Stmicroelectronics S.R.L. | Geiger-mode avalanche photodiode with high signal-to-noise ratio, and corresponding manufacturing process |
RU2567089C2 (ru) * | 2011-07-04 | 2015-10-27 | Хамамацу Фотоникс К.К. | Матрица фотодиодов, способ определения опорного напряжения и способ определения рекомендуемого рабочего напряжения |
US9153608B2 (en) | 2011-07-04 | 2015-10-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodiode array, method for determining reference voltage, and method for determining recommended operating voltage |
RU2650417C1 (ru) * | 2017-04-25 | 2018-04-13 | Зираддин Ягуб оглы Садыгов | Полупроводниковый лавинный фотоприемник |
RU2814514C1 (ru) * | 2023-09-22 | 2024-02-29 | Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) | Полупроводниковый лавинный детектор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9780247B2 (en) | SPAD-type photodiode | |
US8766164B2 (en) | Geiger-mode photodiode with integrated and adjustable quenching resistor and surrounding biasing conductor | |
KR101113364B1 (ko) | 실리콘 광전자 증배관 및 상기 실리콘 광전자 증배관을위한 셀 | |
US4160985A (en) | Photosensing arrays with improved spatial resolution | |
RU2102821C1 (ru) | Лавинный фотодиод | |
US20200303582A1 (en) | Doped absorption photodiode | |
JP2011086904A (ja) | フォトニックミキサ、その使用およびシステム | |
CN103887362A (zh) | 一种带有深n阱的np型cmos雪崩光电二极管 | |
US20180097132A1 (en) | Apparatus And Method For Single-Photon Avalanche-Photodiode Detectors With Reduced Dark Count Rate | |
US4129878A (en) | Multi-element avalanche photodiode having reduced electrical noise | |
CN106960852B (zh) | 具有漂移沟道的紫外雪崩光电二极管探测器及其探测方法 | |
US4599632A (en) | Photodetector with graded bandgap region | |
US4654678A (en) | Avalanche photodiode | |
Tove | Methods of avoiding edge effects on semiconductor diodes | |
JPS61133659A (ja) | 半導体受光素子の製造方法 | |
US20030087466A1 (en) | Phototransistor device | |
JP2021500753A (ja) | 電離放射線及び電離粒子の集積センサ | |
US4816890A (en) | Optoelectronic device | |
CA1157136A (en) | Light-activated p-i-n switch | |
CN205542847U (zh) | 平面双面电极模拟光电探测器芯片 | |
US5179431A (en) | Semiconductor photodetection device | |
JPS6244704B2 (ru) | ||
US3582830A (en) | Semiconductor device intended especially for microwave photodetectors | |
JP2001525117A (ja) | エピタキシャル成長層を有するアバランシェ半導体デバイス | |
KR101707896B1 (ko) | 실리콘 광 증배 소자 |