RU2318272C1 - METHOD FOR PRODUCING HIGH-SPEED MULTICOMPONENT PHOTODETECTORS BUILT AROUND EPITAXIAL STRUCTURES InGaAs/InP - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING HIGH-SPEED MULTICOMPONENT PHOTODETECTORS BUILT AROUND EPITAXIAL STRUCTURES InGaAs/InP Download PDF

Info

Publication number
RU2318272C1
RU2318272C1 RU2006119741/28A RU2006119741A RU2318272C1 RU 2318272 C1 RU2318272 C1 RU 2318272C1 RU 2006119741/28 A RU2006119741/28 A RU 2006119741/28A RU 2006119741 A RU2006119741 A RU 2006119741A RU 2318272 C1 RU2318272 C1 RU 2318272C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inp
region
epitaxial
silicon nitride
substrate
Prior art date
Application number
RU2006119741/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Инна Викторовна Чинарева (RU)
Инна Викторовна Чинарева
Ольга Викторовна Огнева (RU)
Ольга Викторовна Огнева
Олег Николаевич Забенькин (RU)
Олег Николаевич Забенькин
Тать на Николаевна Мищенкова (RU)
Татьяна Николаевна Мищенкова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН", ФГУП "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 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН", ФГУП "НПО "ОРИОН" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН", ФГУП "НПО "ОРИОН"
Priority to RU2006119741/28A priority Critical patent/RU2318272C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318272C1 publication Critical patent/RU2318272C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

FIELD: laser location systems, laser radiation detection, infrared spectrometry, multiple-spectrum fiber-optic communication lines, new-generation night viewing systems.
SUBSTANCE: photodetector producing method includes coating of n-InP/n-In0.53 Ga047 As/n+-InP epitaxial wafer incorporating epitaxial layers n-InP/n-In0.53 Ga0.47 As and substrate n+-InP with silicon nitride film both on n-InP epitaxial layer end and on n+-InP one. Diffusion windows are covered with photolithographic layer by way of plasmochemical etching in silicon nitride film on end of n-InP/n-In0.53 Ga0.47 As epitaxial layers and marks are formed for further alignment of photomask patterns on n+-InP substrate end. Local p-n junction is formed in n-InP/n-In0.53 Ga0.47 As epitaxial layers by cadmium diffusion in soldered exhaust ampoule from Cd3P2 source. Epitaxial wafer n-InP/n-In0.53 Ga047 As/n+-InP is coated with second layer of Si3N4 film on end of n-InP/n-In0.53 Ga0.47 As epitaxial layers. Contact windows are opened in second layer of Si3N4 film and Au/Ti ohmic contacts are made for p+ regions. Contact windows are opened in Si3N4 film on n+-InP substrate side for n+-InP region by way of photolithography and plasmochemical etching. Si3N4 film remains above p-n junction region in this case that functions as clearing coating. Titanium-sublayer gold is evaporated in vacuum so that metal plating is formed for n+-InP substrate contacts. Pattern that affords ohmic contact for n+-InP substrate on one end and forms diaphragm limiting shading region by spatial charge region of multicomponent photodetector only on other end is etched in titanium-sublayer gold by photolithographic method.
EFFECT: enhanced speed of photosensitive component due to eliminating non-depleted n-region shading when using planar technology for multicomponent photodetector manufacture.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых фотоприемников и может быть использовано для создания многоэлементных линеек pin-фотодиодов на основе гетероструктур InGaAs/InP, предназначенных для применения в системах лазерной локации, обнаружения лазерного излучения, ИК-спектрометрии, многоспектральных ВОЛС, а также нового поколения систем ночного видения. Кроме этого изобретение может быть использовано в технологии изготовления многоэлементных матричных pin-фотодиодов с любым количеством элементов на основе соединений А3В5.The invention relates to the manufacturing technology of semiconductor photodetectors and can be used to create multi-element arrays of pin photodiodes based on InGaAs / InP heterostructures intended for use in laser location systems, laser detection, IR spectrometry, multispectral fiber optic lines, as well as a new generation of night-time systems visions. In addition, the invention can be used in the manufacture of multi-element matrix pin-photodiodes with any number of elements based on compounds A 3 B 5 .

Известен способ изготовления многоэлементного фотоприемника на основе InGaAs (Marshall J.Cohen et. al. Commercial and Industrial Applications of Indium Gallium Arsenide Near Infrared Focal Plane Arrays, описанный в Part of the SPIE Conference on Infrared Technology and Applications XXV Orlando, Florida, April 1999 SPIE Vol.3698), no меза-планарной технологии с использованием эпитаксиальной структуры n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+-InP, разработанный фирмой Sensor Unlimited, Inc. (США). Единичные фотодиоды являются планарными, и все процессы диффузии проводятся с маской из пассивирующей пленки нитрида кремния (Si3N4). Фотодиодная матрица изолируется с помощью меза-травления эпитаксиальных слоев n-InP и n-In0,53 Ga0,47 As до подложки n+-InP, при этом формируется электрический контакт к n+-InP, т.н. общий вывод. Технология способа изготовления включает в себя следующие процессы:A known method of manufacturing an InGaAs multi-element photodetector (Marshall J. Cohen et al. Commercial and Industrial Applications of Indium Gallium Arsenide Near Infrared Focal Plane Arrays described in Part of the SPIE Conference on Infrared Technology and Applications XXV Orlando, Florida, April 1999 SPIE Vol. 3698), no mesa-planar technology using the n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As / n + -InP epitaxial structure, developed by Sensor Unlimited, Inc. (USA). Single photodiodes are planar, and all diffusion processes are carried out with a mask of a passivating film of silicon nitride (Si 3 N 4 ). The photodiode array is isolated by mesa etching the epitaxial layers of n-InP and n-In 0.53 Ga 0.47 As to the n + -InP substrate, and an electrical contact is formed to n + -InP, the so-called general conclusion. The manufacturing method technology includes the following processes:

- пластину покрывают пленкой Si3N4. для хорошей пассивации поверхности;- the plate is covered with a film of Si 3 N 4 . for good passivation of the surface;

- фотолитографическим способом в пленке вскрывают окна под диффузию с помощью плазмо-химического травления;- photolithographic method in the film open the window under diffusion using plasma-chemical etching;

- p-n-переход формируют диффузией цинка в замкнутой трубе из источника ZnAs. Время и температура диффузии подбирается так, чтобы диффузионный фронт находился на глубине около 2500А в активном слое InGaAs;- the pn junction is formed by diffusion of zinc in a closed pipe from a source of ZnAs. The time and temperature of diffusion are chosen so that the diffusion front is at a depth of about 2500 A in the InGaAs active layer;

- пластины покрывают вторым слоем пленки Si3N4;- the plates are coated with a second layer of a Si 3 N 4 film;

- во втором слое Si3N4 вскрывают контактные окна и создают омические контакты металлизацией золото/цинк (Au/Zn);- in the second layer of Si 3 N 4 open contact windows and create ohmic contacts by metallization of gold / zinc (Au / Zn);

- фотодиодную матрицу изолируют меза-травлением, и образуется контакт к подложки n+-InP;- the photodiode array is isolated by mesa-etching, and n + -InP substrate contact is formed;

- омический контакт золото/германий (Au/Ge) наносят на подложку и, таким образом, формируют оба контакта на пластине;- the ohmic contact gold / germanium (Au / Ge) is applied to the substrate and, thus, form both contacts on the plate;

- с обратной стороны наносят антиотражающее покрытие;- on the reverse side apply an antireflection coating;

- металлизацию золото/титан (Au/Ti) наносят в качестве верхнего слоя как на омические контакты к р-области, так и на омические контакты к подложке n+-InP;- metallization of gold / titanium (Au / Ti) is applied as the upper layer both on the ohmic contacts to the p-region and on the ohmic contacts to the n + -InP substrate;

- индиевые столбики наносят на контакты как к р-области, так и на контакты к подложке n+-InP;- indium columns are applied to the contacts as to the p-region, and to the contacts to the substrate n + -InP;

- пластины разбраковывают и режут на кристаллы. - the plates are rejected and cut into crystals.

Недостатками указанного способа является:The disadvantages of this method are:

- формирование контактной системы на двух уровнях рельефной пластины, что чревато обрывом металлизации на ступеньке, что в свою очередь приводит к снижению процента выхода годных и надежности фоточувствительного элемента;- the formation of the contact system at two levels of the relief plate, which is fraught with a break in the metallization on the step, which in turn leads to a decrease in the yield and reliability of the photosensitive element;

- при засветке кристалла с обратной стороны (при эксплуатации в составе фотоэлектронного модуля) большая вероятность боковой засветки вне области пространственного заряда (ОПЗ), что приводит к снижению быстродействия фоточувствительного элемента за счет диффузионной составляющей времени собирания генерированных светом носителей заряда.- when the crystal is illuminated from the back side (during operation as part of the photoelectronic module), there is a high probability of lateral illumination outside the space charge region (SCR), which leads to a decrease in the speed of the photosensitive element due to the diffusion component of the collection time of the charge carriers generated by light.

В общем случае скорость фотоответа pin-ФД (τ) ограничивается тремя факторами:In the general case, the pin-PD photoresponse rate (τ) is limited by three factors:

- постоянной времени RC-цепи (τRC);- the time constant of the RC circuit (τ RC );

- временем пролета, которое определяется дрейфом фотоносителей, генерированных в ОПЗ структуры (τ др);- time of flight, which is determined by the drift of the photocarriers generated in the SCR structure (τ dr);

- задержкой, связанной с диффузией фотоносителей, генерированных в квазинейтральных р- и n-областях pin-структуры (τ диф).- the delay associated with the diffusion of photocarriers generated in the quasineutral p- and n-regions of the pin structure (τ diff).

Figure 00000002
Figure 00000002

Постоянная времени RC-цепи τRC=Rн×С,The time constant of the RC circuit τ RC = Rn × C,

где Rн - сопротивление нагрузки, С - емкость р-n-перехода.where Rн is the load resistance, C is the capacity of the pn junction.

При учете того, что в быстродействующих системах сопротивление нагрузки Rн обычно составляет 50 Ом, последовательное сопротивление ФД (определяемое, главным образом, сопротивлением омических контактов) Rs<<Rн, а емкость р-n-перехода для площадки 60×60 мкм и концентрации носителей заряда в гетероструктуре менее 2×1015 см-3 не превышает 1 пФ, τRC=50×1×10-12=50×10-12с=50 пс.Given that in high-speed systems, the load resistance Rn is usually 50 Ohms, the series PD resistance (determined mainly by the resistance of ohmic contacts) is Rs << Rn, and the pn junction capacitance for the site is 60 × 60 μm and carrier concentration the charge in the heterostructure of less than 2 × 10 15 cm -3 does not exceed 1 pF, τ RC = 50 × 1 × 10 -12 = 50 × 10 -12 s = 50 ps.

Время собирания фотоносителей определяется временем дрейфа носителей, генерированных в ОПЗ, через эту область τдр, а также временем диффузии фотоносителей, генерированных вне ОПЗ, τдиф. Скорость дрейфа носителей при напряженности поля 104 В/см (создаваемой напряжением смещения ~5-10 В) ограничивается рассеянием и в соединениях In1-XGaX As1-Y PY составляет ~107 см/с [1]. Тогда, при Wопз=2 мкм τдр=20 пс.The collection time of the photocarriers is determined by the drift time of the carriers generated in the SCR through this region, τdr, as well as the diffusion time of the photocarriers generated outside the SCR, τdif. The carrier drift velocity at a field strength of 10 4 V / cm (created by a bias voltage of ~ 5-10 V) is limited by scattering and is ~ 10 7 cm / s in In 1-X Ga X As 1-Y P Y compounds [1]. Then, at Wopz = 2 μm, τdr = 20 ps.

Для электронов, диффундирующих к ОПЗ через р-область активного слоя, время диффузии:For electrons diffusing to the SCR through the p-region of the active layer, the diffusion time:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Ln - длина диффузии электронов (в нашем случае, когда толщина р-области hp1 меньше диффузионной длины электронов [1], Ln заменяется на hp1).where Ln is the diffusion length of electrons (in our case, when the thickness of the p-region h p1 is less than the diffusion length of electrons [1], Ln is replaced by h p1 ).

При hp1=0,5 мкм и Dn=259 см2At h p1 = 0.5 μm and Dn = 259 cm 2 / s

τдиф n=(0,5×10-4)2/(2,4×259)=4×10-12с=4 пс.τdif n = (0.5 × 10 -4 ) 2 / (2.4 × 259) = 4 × 10 -12 s = 4 ps.

Следует отметить, что для планарной структуры с обратной засветкой выражение (2) справедливо только при отсутствии засветки необедненной n-области, примыкающей к ОПЗ. При поглощении излучения в n-области еще более инерционная составляющая дырочного тока может приводить к существенному ограничению быстродействию прибора.It should be noted that for a planar structure with backlight, expression (2) is valid only in the absence of exposure to an undepleted n-region adjacent to the SCR. When radiation is absorbed in the n-region, the even more inertial component of the hole current can lead to a significant limitation of the device performance.

Для дырок диффундирующих к ОПЗ через необедненную n-область:For holes diffusing to the SCR through a nondepleted n-region:

Figure 00000004
Figure 00000004

Lp=Ln=1-2 мкм - длина диффузии дырок [2],Lp = Ln = 1-2 microns - the diffusion length of holes [2],

Dp=13 см2/с - коэффициент диффузии дырок [2].Dp = 13 cm 2 / s is the diffusion coefficient of holes [2].

τдиф р=(1×10-4)2/(2,4×13)=321×10-12 с=321 псτdif p = (1 × 10 -4 ) 2 / (2.4 × 13) = 321 × 10 -12 s = 321 ps

Следовательно,Hence,

τдиф=τдиф n+τдиф р=325 псτdif = τdif n + τdif p = 325 ps

Таким образом, быстродействиеThus performance

τ=√(502+202+3252)=329,4 пс - для первого случая, иτ = √ (50 2 +20 2 +325 2 ) = 329.4 ps for the first case, and

τ=√(502+202+42)=54,1 пс - для второго случая.τ = √ (50 2 +20 2 +4 2 ) = 54.1 ps for the second case.

Задачей изобретения является увеличение быстродействия фоточувствительного элемента за счет устранения возможности засветки периферийной необедненной n-области при планарной технологии изготовления многоэлементного фотоприемника.The objective of the invention is to increase the speed of the photosensitive element by eliminating the possibility of exposure to the peripheral undepleted n-region with planar technology for manufacturing a multi-element photodetector.

Технический результат достигается тем, что заявляемый способ изготовления быстродействующего многоэлементного фотоприемника на основе гетероструктур InGaAs/InP включает в себя следующие процессы:The technical result is achieved by the fact that the inventive method of manufacturing a high-speed multi-element photodetector based on InGaAs / InP heterostructures includes the following processes:

- эпитаксиальную пластину n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+-InP покрывают пленкой нитрида кремния, как со стороны эпйтаксиального слоя n-InP, так и со стороны подложки n+-InP;- the n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As / n + -InP epitaxial plate is coated with a silicon nitride film, both from the epitaxial layer of n-InP and from the side of the n + -InP substrate;

- фотолитографическим способом вскрывают окна под диффузию с помощью плазменно-химического травления в пленке Si3N4 со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As и формируют метки для дальнейшего совмещения рисунков фотошаблонов со стороны подложки n+-InP;- open the diffusion windows using the photolithographic method by plasma-chemical etching in a Si 3 N 4 film from the side of the n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As epitaxial layers and form marks for further alignment of the patterns of the photo masks from the side of the substrate n + -InP;

- в эпитаксиальных слоях n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As формируют локальный р-n-переход диффузией кадмия;- in the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As form a local pn junction by diffusion of cadmium;

- пластину n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+-InP покрывают вторым слоем пленки Si3N4 со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,33 Ga0,47 As;- the n-InP / n-In plate 0.53 Ga 0.47 As / n + -InP is coated with a second layer of a Si 3 N 4 film on the side of the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.33 Ga 0.47 As;

- вскрывают контактные окна во втором слое Si3N4 и создают омические контакты золота с подслоем титана к р+-областям;- open the contact windows in the second layer of Si 3 N 4 and create ohmic contacts of gold with a titanium sublayer to the p + regions;

- фотолитографическим способом в пленке нитрида кремния со стороны подложки n+-InP вскрывают окна под контакт к области n+-InP с помощью плазмо-химического травления, при этом над областью р-n-переходов остается пленка нитрида кремния, которая служит просветляющим покрытием;- by a photolithographic method, in the silicon nitride film from the side of the n + -InP substrate, windows are opened to contact the n + -InP region by plasma-chemical etching, while a silicon nitride film remains over the region of pn junctions, which serves as an antireflection coating;

- напыляют в вакууме Au/Ti так, что образуется металлизация для контакта к подложки n+-InP;- sprayed in vacuum Au / Ti so that metallization is formed for contact n + -InP to the substrate;

- фотолитографическим способом в пленке золота с подслоем титана вытравливают рисунок, который, с одной стороны, является контактным и обеспечивает омический контакт к подложке n+-InP, а с другой стороны формирует диафрагму, ограничивающую область засветки только областью пространственного заряда многоэлементного фотоприемника.- by a photolithographic method, a pattern is etched in a gold film with a titanium sublayer, which, on the one hand, is contact and provides ohmic contact to the n + -InP substrate, and on the other hand forms a diaphragm that limits the illumination region only to the space charge region of the multi-element photodetector.

Такая последовательность операций обеспечивает точное попадание излучения при засветке через подложку в область пространственного заряда и устранение, таким образом, диффузии дырок в n-область с периферии и, следовательно, увеличение быстродействия планарного многоэлементного фотодиода, сохраняя полностью планарную структуру. При этом способе изготовления устраняется возможность обрывам металлизации на ступеньке, как в случае с меза-планарной технологией, описанной выше.Such a sequence of operations ensures that radiation during the illumination through the substrate to the space charge region is precisely exposed and, thus, the diffusion of holes into the n-region from the periphery is eliminated and, therefore, the response time of a planar multi-element photodiode is increased, while maintaining a completely planar structure. With this manufacturing method, the possibility of metallization breaks on the step is eliminated, as is the case with the mesa-planar technology described above.

На фигурах 1-5 показана технология изготовления быстродействующего многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных структур InGaAs.Figures 1-5 show the manufacturing technology of a high-speed multi-element photodetector based on InGaAs epitaxial structures.

Эпитаксиальную пластину n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+-InP, содержащую эпитаксиальные слои n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As и подложку n+-InP, покрывают пленкой нитрида кремния (Si3N4), как со стороны эпитаксиального слоя n-InP, так и со стороны подложки n-InP (фиг.1). Фотолитографическим способом вскрывают окна под диффузию с помощью плазменно-химического травления в пленке нитрида кремния со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As и формируют метки для дальнейшего совмещения рисунков фотошаблонов со стороны подложки n+-InP. В эпитаксиальных слоях n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As формируют локальный р-n-переход диффузией кадмия в запаянной откачной ампуле из источника Cd3Р2. Пластину n-InP/n-In0,33 Ga0,47 As/n+-InP покрывают вторым слоем пленки нитрида кремния (Si3N4) со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/ n-In0,53 Ga0,47 As (фиг.2). Вскрывают контактные окна во втором слое нитрида кремния и создают омические контакты золота с подслоем титана (Au/Ti) к р+-областям (фиг.3). Фотолитографическим способом в пленке нитрида кремния со стороны подложки n+-InP вскрывают окна под контакт к области n+-InP с помощью плазмо-химического травления, при этом над областью р-n-переходов остается пленка нитрида кремния, которая служит просветляющим покрытием (фиг.4). Напыляют в вакууме золото с подслоем титана, так что образуется металлизация для контакта к подложке n+-InP (фиг.4). Фотолитографическим способом в пленке золота с подслоем титана вытравливают рисунок, который, с одной стороны, является контактным и обеспечивает омический контакт к подложке n+-InP, а с другой стороны формирует диафрагму, ограничивающую область засветки только областью пространственного заряда многоэлементного фотоприемника (фиг.5).The n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As / n + -InP epitaxial plate containing the n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As epitaxial layers and the n + -InP substrate are coated with a film silicon nitride (Si 3 N 4 ), both from the side of the n-InP epitaxial layer and from the side of the n-InP substrate (Fig. 1). Using a photolithographic method, the diffusion windows are opened by plasma-chemical etching in a silicon nitride film from the side of the n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As epitaxial layers and marks are created for further alignment of the photo masks from the side of the n + -InP substrate . In the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As, a local pn junction is formed by diffusion of cadmium in a sealed pump-out ampoule from a Cd 3 P 2 source. The n-InP / n-In plate 0.33 Ga 0.47 As / n + -InP is coated with a second layer of silicon nitride (Si 3 N 4 ) film on the side of the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0, 47 As (Fig. 2). Contact windows are opened in the second layer of silicon nitride and create ohmic contacts of gold with a titanium sublayer (Au / Ti) to the p + regions (Fig. 3). Using a photolithographic method, in the silicon nitride film from the side of the n + -InP substrate, windows are opened to contact the n + -InP region by plasma-chemical etching, while a silicon nitride film remains over the region of pn junctions, which serves as an antireflection coating (Fig. .four). Gold is sprayed in a vacuum with a titanium sublayer, so that metallization is formed to contact n + -InP substrate (Fig. 4). In a photolithographic method, a pattern is etched in a gold film with a titanium sublayer, which, on the one hand, is contact and provides ohmic contact to the n + -InP substrate, and on the other hand forms a diaphragm that limits the illumination region only to the space charge region of the multi-element photodetector (Fig. 5 )

Сформированная таким образом на стороне подложки n+-InP диафрагма устраняет возможность боковой засветки периферийной необедненной n-области при планарной технологии изготовления кристалла многоэлементного фотоприемника. В свою очередь, при планарной технологии устраняется возможность обрыва металлизации на ступеньке.Thus formed on the substrate side n + -InP aperture eliminates the possibility of lateral illumination of the peripheral undepleted n-region with planar technology for manufacturing a crystal of a multi-element photodetector. In turn, with planar technology, the possibility of a metallization break on the step is eliminated.

Предлагаемый способ был опробован на предприятии-заявителе при разработке технологии неохлаждаемых быстродействующих ФЭМ спектрального диапазона 0,8-1,55 мкм ФУК 7Л (документация на изделие БУТИ.432234.060).The proposed method was tested at the applicant enterprise when developing the technology of uncooled high-speed FEM of the spectral range of 0.8-1.55 μm FUK 7L (product documentation BUTI.432234.060).

Авторы экспериментально установили, что при применении разработанного способа изготовления многоэлементной линейки фоточувствительных элементов, входящей в состав неохлаждаемого быстродействующего ФЭМ, спектрального диапазона 0,8-1,55 мкм с числом элементов 128 с размером единичного элемента 60×60 мкм, измеренное значение τ не превышает 100 пс. Для измерения импульсных характеристик на длине волны 1,55 мкм использовался экспериментальный образец полупроводникового лазера с длиной волны излучения 1,548 мкм, который запускался прямоугольными импульсами тока генератора Г5-84. Импульсы фототока регистрировались осциллографом С1-122. Сопротивление нагрузки Rн=50 Ом, рабочее напряжение Up=-5В.The authors experimentally established that when using the developed method for manufacturing a multi-element line of photosensitive elements, which is part of an uncooled high-speed FEM, a spectral range of 0.8-1.55 μm with 128 elements with a unit size of 60 × 60 μm, the measured value of τ does not exceed 100 ps. To measure the impulse characteristics at a wavelength of 1.55 μm, we used an experimental semiconductor laser with a radiation wavelength of 1.548 μm, which was triggered by rectangular current pulses of the G5-84 generator. The photocurrent pulses were recorded with a C1-122 oscilloscope. Load resistance Rn = 50 Ohm, operating voltage Up = -5V.

В результате использования предлагаемого способа могут быть изготовлены планарные многоэлементные фотодиоды (линейки и матрицы) с любым количеством элементов, пригодные для интеграции с кремниевыми микросхемами усиления и обработки сигнала. Этот способ может быть применен для других гетероструктур системы А3В5.As a result of using the proposed method, planar multi-element photodiodes (arrays and arrays) with any number of elements suitable for integration with silicon amplification and signal processing microcircuits can be manufactured. This method can be applied to other heterostructures of the A 3 B 5 system .

Литература.Literature.

1. Техника оптической связи. Фотоприемники/ Ф.Капассо и др.; под ред. У.Тсанга: Пер. с англ. под ред. М.А.Тришенкова. - М.: Мир, 1988. - 526 с. 1. Optical communication technology. Photodetectors / F.Capasso and others; under the editorship of W. Tsanga: Per. from English under the editorship of M.A. Trishenkova. - M .: Mir, 1988 .-- 526 p.

2. Forrest S. Performance of InGaAsP photodiodes with dark current limited by diffusion, generation-recombination and tunneling // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1981. QE-17. - N2. - P.217-226.2. Forrest S. Performance of InGaAsP photodiodes with dark current limited by diffusion, generation-recombination and tunneling // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1981. QE-17. - N2. - P.217-226.

Claims (1)

Способ изготовления быстродействующего многоэлементного фотоприемника на основе эпитаксиальных структур n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+-InP, заключающийся в том, что эпитаксиальную пластину n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+-InP покрывают пленкой нитрида кремния, как со стороны эпитаксиального слоя n-InP, так и со стороны подложки n+-InP, фотолитографическим способом вскрывают окна под диффузию с помощью плазменно-химического травления в пленке нитрида кремния со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As и формируют метки для дальнейшего совмещения рисунков фотошаблонов со стороны подложки n+-InP, в эпитаксиальных слоях n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As формируют локальный р-n-переход диффузией кадмия, пластину n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+-InP покрывают вторым слоем пленки нитрида кремния со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As, вскрывают контактные окна во втором слое пленки нитрида кремния и создают омические контакты золота с подслоем титана к р+-областям, фотолитографическим способом в пленке нитрида кремния со стороны подложки n+-InP вскрывают окна под контакт к области n+-InP с помощью плазмо-химического травления, при этом над областью р-n-переходов остается пленка нитрида кремния, которая служит просветляющим покрытием, напыляют в вакууме золото с подслоем титана, так что образуется металлизация для контакта к подложке n+-InP, фотолитографическим способом в пленке золота с подслоем титана вытравливают рисунок, который с одной стороны является контактным и обеспечивает омический контакт к подложке, n+-InP, а с другой стороны формирует диафрагму, ограничивающую область засветки только областью пространственного заряда многоэлементного фотоприемника.A method of manufacturing a high-speed multi-element photodetector based on n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As / n + -InP epitaxial structures, the n-InP / n-In 0.53 Ga 0 epitaxial plate , 47 As / n + -InP is coated with a silicon nitride film, both from the side of the n-InP epitaxial layer and from the side of the n + -InP substrate, the diffusion windows are opened by the photolithographic method using plasma-chemical etching in the silicon nitride film from the epitaxial side layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As and form labels for further pattern matching s on the n + -InP substrate side, in the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As, a local pn junction is formed by diffusion of cadmium, the n-InP / n-In 0.53 Ga 0 plate 47 As / n + -InP cover the second layer of silicon nitride film on the side of the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As, open the contact windows in the second layer of the silicon nitride film and create ohmic contacts of gold with the titanium sublayer a p + region, a photolithographic method in the silicon nitride film from the n + -InP substrate under the contact windows opened to the field n + -InP via plasma-chemical etching, thus on The region of pn junctions remains a silicon nitride film, which serves as an antireflective coating, gold is sprayed in a vacuum with a titanium sublayer, so that metallization is formed to contact the n + -InP substrate, and a pattern is etched in a gold film with a titanium sublayer that on the one hand, it is contact and provides ohmic contact to the substrate, n + -InP, and on the other hand forms a diaphragm restricting the illumination region to only the space charge region of the multi-element photodetector.
RU2006119741/28A 2006-06-05 2006-06-05 METHOD FOR PRODUCING HIGH-SPEED MULTICOMPONENT PHOTODETECTORS BUILT AROUND EPITAXIAL STRUCTURES InGaAs/InP RU2318272C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119741/28A RU2318272C1 (en) 2006-06-05 2006-06-05 METHOD FOR PRODUCING HIGH-SPEED MULTICOMPONENT PHOTODETECTORS BUILT AROUND EPITAXIAL STRUCTURES InGaAs/InP

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119741/28A RU2318272C1 (en) 2006-06-05 2006-06-05 METHOD FOR PRODUCING HIGH-SPEED MULTICOMPONENT PHOTODETECTORS BUILT AROUND EPITAXIAL STRUCTURES InGaAs/InP

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2318272C1 true RU2318272C1 (en) 2008-02-27

Family

ID=39279085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006119741/28A RU2318272C1 (en) 2006-06-05 2006-06-05 METHOD FOR PRODUCING HIGH-SPEED MULTICOMPONENT PHOTODETECTORS BUILT AROUND EPITAXIAL STRUCTURES InGaAs/InP

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318272C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530458C1 (en) * 2013-04-23 2014-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации METHOD OF PRODUCING MULTIELEMENT PHOTODETECTOR BASED ON EPITAXIAL InGaAs/InP STRUCTURES
RU2571434C1 (en) * 2014-10-03 2015-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации Photosensitive cell array
RU2644992C2 (en) * 2016-05-31 2018-02-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method of producing photoconverter
RU2660415C1 (en) * 2017-07-25 2018-07-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Method for manufacturing the ingaasp/inp heterostructure of photoconverter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Marshall J.Cohen et. al. Commercial and Industrial Applications of Indium Gallium Arsenide Near Infrared Focal Plane Arrays описанный в Part of the SPIE Conference on Infrared Technology and Applications XXV Orlando, Florida, April 1999 SPIE Vol.3698. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530458C1 (en) * 2013-04-23 2014-10-10 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации METHOD OF PRODUCING MULTIELEMENT PHOTODETECTOR BASED ON EPITAXIAL InGaAs/InP STRUCTURES
RU2571434C1 (en) * 2014-10-03 2015-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации Photosensitive cell array
RU2644992C2 (en) * 2016-05-31 2018-02-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method of producing photoconverter
RU2660415C1 (en) * 2017-07-25 2018-07-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Method for manufacturing the ingaasp/inp heterostructure of photoconverter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210273120A1 (en) Photodetectors, preparation methods for photodetectors, photodetector arrays, and photodetection terminals
US7566875B2 (en) Single-chip monolithic dual-band visible- or solar-blind photodetector
TWI803491B (en) Resonant cavity enhanced image sensor
US9577121B2 (en) Tetra-lateral position sensing detector
US7535033B2 (en) Multicolor photodiode array and method of manufacturing
CN105706316B (en) High contrast grating opto-electronic device
JPH04111479A (en) Light-receiving element
US5541438A (en) Backside illuminated MSM device
US7351997B2 (en) Single photon receptor
JP2002289904A (en) Semiconductor light-receiving element and its manufacturing method
Vendier et al. Thin-film inverted MSM photodetectors
JP3238882U (en) LIDAR sensor for mobile devices
RU2318272C1 (en) METHOD FOR PRODUCING HIGH-SPEED MULTICOMPONENT PHOTODETECTORS BUILT AROUND EPITAXIAL STRUCTURES InGaAs/InP
US20220415950A1 (en) Lidar sensor for mobile device
JP2912093B2 (en) Method for inactivating a light-receiving surface of a substrate of an indium-antimony photodetector and indium-antimony photodetector
JPH03156980A (en) Photodetector
KR102467958B1 (en) Germanium-Based Focal Plane Arrays for Shortwave Infrared Spectral Schemes
EP1204148A2 (en) Planar resonant cavity enhanced photodetector
US7115910B2 (en) Multicolor photodiode array and method of manufacturing thereof
RU2469438C1 (en) Semiconductor photodiode for infrared radiation
RU2530458C1 (en) METHOD OF PRODUCING MULTIELEMENT PHOTODETECTOR BASED ON EPITAXIAL InGaAs/InP STRUCTURES
RU163992U1 (en) PLANAR PIN-PHOTODIODE BASED ON HETEROEPITAXIAL STRUCTURES InGaAs / InP
RU2647979C1 (en) Method of producing diodes of medium-wave infrared spectrum
JPH04263475A (en) Semiconductor photodetector and manufacture thereof
CN113284963B (en) Interdigital guided mode photoelectric detector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080606

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100606