RU2461914C1 - Планарный фотодиод на антимониде индия - Google Patents
Планарный фотодиод на антимониде индия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461914C1 RU2461914C1 RU2011123854/28A RU2011123854A RU2461914C1 RU 2461914 C1 RU2461914 C1 RU 2461914C1 RU 2011123854/28 A RU2011123854/28 A RU 2011123854/28A RU 2011123854 A RU2011123854 A RU 2011123854A RU 2461914 C1 RU2461914 C1 RU 2461914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- planar
- indium antimonide
- substrate
- photodiode
- concentration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к инфракрасному излучению, и может быть использовано при производстве охлаждаемых одноэлементных, линейных и матричных приемников излучения с фоточувствительными элементами - планарными фотодиодами на антимониде индия (InSb). В планарном фотодиоде на антимониде индия, содержащем подложку n-типа проводимости с концентрацией легирующих атомов примеси не более 3·1015 см-3 со сформированным в ней планарным р-n переходом, защитную пленку анодного окисла, пассивирующую диэлектрическую пленку и контактную систему, поверхность подложки имеет кристаллографическую ориентацию (111)А. Изобретение обеспечивает повышение пробивного напряжения планарного фотодиода обеспечивается за счет наименьшей плотности атомов сурьмы на поверхности с кристаллографической ориентацией (111)А. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к инфракрасному излучению и может быть использовано при производстве охлаждаемых одноэлементных, линейных и матричных приемников излучения с фоточувствительными элементами - планарными фотодиодами на антимониде индия (InSb).
Известен планарный фотодиод на антимониде индия, содержащий подложку из антимонида индия n-типа проводимости со сформированным в ней планарным p-n переходом, защитную пленку, полученную анодным окислением, пассивирующую пленку и контактную систему, причем подложка выполнена из материала с концентрацией легирующих атомов теллура N=(1-3)·1016 см-3 (см. патент РФ №2324259 МПК Н01L 31/102, опубл. 2006 г.) Недостатком такого фотодиода является низкое (не более 0,4 В) пробивное напряжение, которое принципиально не может быть повышено из-за высокой концентрации легирующих атомов в подложке, делающей узкой область пространственного заряда металлургической границы p-n перехода, из-за чего и происходит низковольтный пробой.
Известен также планарный фотодиод на антимониде индия, содержащий подложку из антимонида индия n-типа проводимости со сформированным в ней планарным p-n переходом, защитную пленку, полученную анодным окислением, пассивирующую пленку и контактную систему, в котором в отличие от предыдущего только более низкими являются концентрации легирующих атомов в подложке (N=(0,6-2)·1014 см-3) и эмиттере, что позволило повысить токовую чувствительность и пробивное напряжение до ~1 В без изменения пороговых параметров (см. патент РФ №2331950, МПК Н01L 31/18, опубл. 2006 г.).
Известен наиболее близкий по технической сущности к заявляемому выбранный за прототип планарный фотодиод на антимониде индия, содержащий подложку из антимонида индия n-типа проводимости со сформированным в ней планарным p-n переходом, защитную пленку, полученную анодным окислением, пассивирующую пленку и контактную систему, в котором в отличие от предыдущего аналога в качестве подложки используется материал марки ИСЭ-2в с концентрацией легирующих атомов (0,2-3)·1015 см-3 (см. патент РФ №1589963, МПК Н01L 31/18, опубл. 1996 г.) Это позволяет при использовании анодной пленки, получаемой в гальваностатическом режиме при плотности тока 0,02-0,5 мА/см2 в электролите, содержащем 0,1 М раствор сернистого натрия в глицерине и изопропиловый спирт в объемном соотношении 1:1, увеличить пробивное напряжение до 0,8-1,5 В, а также токовую чувствительность без изменения пороговых параметров. Тем не менее, при монтаже приборов и оборудования, а также в процессе эксплуатации возможны скачки напряжения большей величины, приводящие к электрическому пробою и выходу из строя фотодиодов, что сужает возможность их применения и снижает надежность.
Задачей, решаемой с помощью заявляемого изобретения, является расширение возможности применения планарного фотодиода и повышение его надежности.
Техническим результатом при использовании предложенной конструкции является повышение пробивного напряжения планарного фотодиода до (3,5-5,5) В при сохранении его фотоэлектрических параметров - токовой и пороговой чувствительностей.
Указанный технический результат достигается тем, что в планарном фотодиоде на антимониде индия, содержащем подложку n-типа проводимости с концентрацией легирующих атомов примеси не более 3·1015 см-3 со сформированным в ней планарным p-n переходом, защитную пленку анодного окисла, пассивирующую диэлектрическую пленку и контактную систему, поверхность подложки имеет кристаллографическую ориентацию (111)А.
Применение подложки n-типа проводимости с кристаллографической ориентацией поверхности (111)А в случае концентрации легирующих атомов теллура не более 3·1015 см-3 обеспечивает повышение пробивного напряжения до (3,5-5,5) В с сохранением фотоэлектрических параметров фотодиода.
Технический результат применения кристаллографической ориентации поверхности подложки (111)А объясняется следующим.
На практике, в том числе во всех приведенных выше случаях, обычно применяется ориентация (100), которая является единственной симметричной ориентацией в соединениях А3В5 из всех ориентации с низкими целыми значениями кристаллографических индексов. Симметричность создает удобство применения таких пластин, поскольку не требует специальных мер для обеспечения создания приборной структуры на строгоопределенной стороне, как это требуется, например, в случае ориентации (111), где одна сторона - (111)А - является стороной с избытком атомов индия и дефицитом атомов сурьмы, а другая сторона - (111)В - является стороной с избытком сурьмы. Известно, что при анодном окислении, проводимом для создания защитной пленки собственного окисла над планарной границей p-n перехода, на границе InSb-пленка создается встроенный заряд, положительная составляющая которого определяется избыточными атомами сурьмы. Предпосылки для создания такого заряда являются наименьшими в случае поверхности (111)А из-за наименьшего количества на ней атомов сурьмы и, следовательно, наименьшего числа флуктуации с повышенным содержанием этих атомов, вследствие чего флуктуации с положительным встроенным зарядом в этом случае также имеют наименьшую вероятность появления. Поскольку наличие флуктуации с положительным встроенным зарядом над поверхностью n-базы вблизи границы с p-n переходом приводит к формированию в границах этих флуктуации поверхностных n-областей, уменьшающих пробивное напряжение, в случае поверхности (111)А, когда предпосылки для формирования таких областей являются наименьшими, наибольшим будет и пробивное напряжение, которое в данном случае будет определяться концентрацией легирующих атомов в базе и будет тем выше, чем меньше эта концентрация.
Предложенная конструкция фотодиода предназначена для использования в производстве охлаждаемых приемников излучения, причем из уровня техники не известно влияние кристаллографической ориентации (111)А поверхности подложки InSb на повышение пробивного напряжения планарного фотодиода, поэтому согласно п.п.24.5.1, 24.5.2 и 24.5.3 Административного регламента заявляемое техническое решение соответствует критериям «промышленная применимость», «новизна» и «изобретательский уровень».
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства.
Планарный фотодиод содержит подложку 1 со сформированным в ней планарным p-n переходом 2, защитную пленку анодного окисла 3, пассивирующую диэлектрическую пленку 4 и контактную систему 5. Поверхность 6 подложки 1 имеет кристаллографическую ориентацию (111)А.
При работе фотодиода из-за скачков напряжения на контактах 5 возможен электрический пробой p-n перехода и выход прибора из строя. Увеличение напряжения пробоя снижает вероятность возникновения пробоя и увеличивает надежность работы прибора в процессе эксплуатации.
При изготовлении предложенной конструкции подложка может быть выполнена как из пластины монокристалла антимонида индия с ориентацией (111), так и из эпитаксиальной структуры типа n+(подложка)-n(пленка), в которой поверхности и подложки, и пленки имеют ориентацию (111)А.
Предложенная конструкция была использована при изготовлении 64-элементных планарных фотодиодов с размерами площадок 150×150 мкм и шагом 180 мкм в пленке эпитаксиальных структур n+-n(пленка)-типа с концентрацией атомов теллура в пленке N=(3-4)·1014 см-3 и ориентацией поверхности (111)А, а также в подложках с аналогичной ориентацией и концентрацией атомов теллура, вырезанных из монокристалла марки ИСЭ-2в. На поверхности таких подложек формировались 64 планарных p-n перехода локальной имплантацией ионов бериллия с последующим термическим отжигом, затем поверхность защищалась пленкой анодного окисла, полученной в гальваностатическом режиме при плотности тока 0,02-0,5 мА/см2 в электролите, содержащем 0,1 М раствор сернистого натрия в глицерине и изопропиловый спирт в объемном соотношении 1:1. После этого методом термического распыления наносилась пассивирующая диэлектрическая пленка SiOx и с использованием фотолитографии и термического распыления системы Cr+Au создавались контакты электрической разводки.
В качестве контрольных использовались подложки с ориентацией (100) и концентрацией атомов теллура также N=(3-4)·1014 см-3, вырезанные также из монокристалла марки ИСЭ-2В.
На изготовленных фотодиодных кристаллах при Т=77 К (при заливке жидким азотом) измерялось пробивное напряжение Uпр всех планарных фотодиодов как напряжение начала резкого возрастания тока на обратной ветви ВАХ. Затем кристаллы стыковали с одной и той же группой усилителей, на которых измеряли напряжение сигнала Uс и шума Uш, по которым рассчитывали значение пороговой чувствительности Рλmах в соответствии с ГОСТ 17788-88. Полученные результаты сводятся к тому, что на кристаллах и эпитаксиальных структурах, изготовленных в соответствии с предложенным, пробивные напряжения составляют (3,5-5,5) В, а на контрольных кристаллах - (0,7-1) В при аналогичных значениях Pλmax=(0,8-0,9)·10-11 Вт.
Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает повышение пробивного напряжения планарного фотодиода до (3,5-5,5) В за счет создания условий, при которых на границе раздела InSb-защитная анодная окисная пленка вблизи планарной границы p-n перехода не возникает флуктуации с положительным встроенным зарядом.
Claims (1)
- Планарный фотодиод на антимониде индия, содержащий подложку n-типа проводимости с концентрацией легирующих атомов примеси не более 3·1015 см-3 со сформированным в ней планарным р-n переходом, защитную пленку анодного окисла, пассивирующую диэлектрическую пленку и контактную систему, отличающийся тем, что поверхность подложки имеет кристаллографическую ориентацию (111)А.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123854/28A RU2461914C1 (ru) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Планарный фотодиод на антимониде индия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123854/28A RU2461914C1 (ru) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Планарный фотодиод на антимониде индия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2461914C1 true RU2461914C1 (ru) | 2012-09-20 |
Family
ID=47077594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011123854/28A RU2461914C1 (ru) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | Планарный фотодиод на антимониде индия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2461914C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1265894A1 (ru) * | 1985-04-11 | 1986-10-23 | Предприятие П/Я А-1631 | Способ изготовлени полупроводниковых приборов |
WO1994028587A1 (en) * | 1993-05-28 | 1994-12-08 | Santa Barbara Research Center | INDIUM ANTIMONIDE (InSb) PHOTODETECTOR DEVICE AND STRUCTURE FOR INFRARED, VISIBLE AND ULTRAVIOLET RADIATION |
SU1589963A1 (ru) * | 1988-09-26 | 1996-07-10 | В.П. Астахов | Способ изготовления фотодиодов на антимониде индия n-типа проводимости |
-
2011
- 2011-06-14 RU RU2011123854/28A patent/RU2461914C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1265894A1 (ru) * | 1985-04-11 | 1986-10-23 | Предприятие П/Я А-1631 | Способ изготовлени полупроводниковых приборов |
SU1589963A1 (ru) * | 1988-09-26 | 1996-07-10 | В.П. Астахов | Способ изготовления фотодиодов на антимониде индия n-типа проводимости |
WO1994028587A1 (en) * | 1993-05-28 | 1994-12-08 | Santa Barbara Research Center | INDIUM ANTIMONIDE (InSb) PHOTODETECTOR DEVICE AND STRUCTURE FOR INFRARED, VISIBLE AND ULTRAVIOLET RADIATION |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5523317B2 (ja) | アバランシェフォトダイオード及びアバランシェ照射検出器 | |
CN107507876B (zh) | 一种β-Ga2O3基日盲紫外光电探测器阵列及其制备方法 | |
US5016073A (en) | Photodetector semiconductor which does not require extensive cooling | |
JP5266521B2 (ja) | 赤外線センサ、及び赤外線センサic | |
RU158474U1 (ru) | Планарный многоплощадочный кремниевый фотодиод | |
US20150008551A1 (en) | Semiconductor structure, device comprising such a structure, and method for producing a semiconductor structure | |
Anshul et al. | Photoconductivity and photo-detection response of multiferroic bismuth iron oxide | |
JP2008226903A (ja) | 光センサ素子およびその駆動方法 | |
RU2355066C2 (ru) | Преобразователь электромагнитного излучения | |
US8481953B2 (en) | Methods and systems of isolating segmented radiation detectors using alumina | |
RU2461914C1 (ru) | Планарный фотодиод на антимониде индия | |
WO2018035502A1 (en) | Magnesium zinc oxide-based high voltage thin film transitor | |
Kosyachenko et al. | Electrical characteristics of thin-film CdS/CdMgTe heterostructure for tandem solar cells | |
US20130220417A1 (en) | Solar cell | |
Mirsagatov et al. | Mechanism of charge transfer in injection photodiodes based on the In-n+-CdS-n-CdS x Te 1− x-p-Zn x Cd 1− x Te-Mo structure | |
Kosyachenko et al. | Special features of charge transport in Schottky diodes based on semi-insulating CdTe | |
US8952478B2 (en) | Radiation conversion device and method of manufacturing a radiation conversion device | |
US20120326260A1 (en) | Photodiode that incorporates a charge balanced set of alternating n and p doped semiconductor regions | |
Jiang et al. | A novel photodiode array structure with double-layer SiO2 isolation | |
RU2608302C1 (ru) | Конструкция монолитного кремниевого фотоэлектрического преобразователя и способ ее изготовления | |
WO2014031825A1 (en) | A gallium nitride (gan) device with leakage current-based over-voltage protection | |
RU2378738C1 (ru) | Способ изготовления детектора короткопробежных частиц | |
KR101945231B1 (ko) | 2차원 물질 기반의 능동소자 | |
Novoselov et al. | Effect of passivation coating on the HgCdTe heterostructures stability at elevated storage temperature | |
EP0249624A1 (en) | Photodetectors and methods for making such detectors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |