RU2537087C1 - СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА - Google Patents
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537087C1 RU2537087C1 RU2013141563/28A RU2013141563A RU2537087C1 RU 2537087 C1 RU2537087 C1 RU 2537087C1 RU 2013141563/28 A RU2013141563/28 A RU 2013141563/28A RU 2013141563 A RU2013141563 A RU 2013141563A RU 2537087 C1 RU2537087 C1 RU 2537087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diffusion
- silicon
- temperature
- gettering
- admixtures
- Prior art date
Links
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Согласно изобретению в способе изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов для снижения концентрации электрически активных центров, создаваемых загрязняющими примесями с низкими значениями коэффициентов диффузии, процесс термического окисления проводят при температуре не выше 950°C и последующие процессы диффузии (диффузия фосфора для создания n+-областей, геттерирование диффузионным n+-слоем, диффузия бора для создания p+-области) проводят при температурах, не превышающих указанную. В этом случае из-за резкого уменьшения коэффициентов диффузии примесей с понижением температуры процессов (экспоненциальная зависимость от температуры) в объем кремния проникают в основном примеси с высокими коэффициентами диффузии, которые затем эффективно удаляются с помощью процессов геттерирования. Благодаря этому снижается концентрация генерационно-рекомбинационных центров в i-области фотодиода, что приводит к снижению темнового тока ФД (не менее, чем на порядок) и увеличению процента выхода годных приборов.
Description
Заявляемое изобретение относится к технологии изготовления кремниевых p-i-n фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,9-1,06 мкм. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется регистрация коротких импульсов лазерного излучения (10-40 нс).
Одним из основных параметров таких ФД является величина темнового тока при рабочем напряжении, определяющая уровень шума ФД, и, следовательно, его пороговую чувствительность.
Известно авторское свидетельство [№680538 с приоритетом от 19.02.1976 г., Климанов Е.А., Кулыманов А.В., Лисейкин В.П. Способ изготовления p-i-n фотодиода], в котором описан способ изготовления ФД, в котором для снижения темновых токов используется геттерирование электрически активных дефектов с помощью диффузионного n+-слоя, создаваемого на пассивных поверхностях пластины.
Известен патент США [US 4127932 с приоритетом от 06.08.1976 г., A.R. Hartman, H. Melhior, D.P. Schinke, R.G. Smith. Method of fabricating silicon photodiodes], в котором для снижения темновых токов также используется геттерирование диффузионным слоем дефектов в объеме образцов и отжиг структур с изготовленной контактной системой в форминг-газе при 300°C для снижения плотности поверхностных состояний.
Известен кремниевый p-i-n фотодиод большой площади [патент на полезную модель РФ №56069 U1, ФГУП «НПО «Орион»], чувствительный на длинах волн 1,06 мкм и 0,9 мкм, способ изготовления которого принят в качестве ближайшего аналога. В подложке из монокристаллического кремния p-типа проводимости с помощью диффузии фосфора через пленку двуокиси кремния (SiO2) сформированы области n+-типа проводимости: фоточувствительная область и область охранного кольца. На другой стороне подложки диффузией бора сформирован слой p+-типа проводимости. Создание двухслойных омических контактов к фоточувствительной области, области охранного кольца и контактному слою p+-типа проводимости осуществляется путем нанесения пленки золота с подслоем титана или хрома.
Недостатком указанных методов изготовления ФД является использование высокотемпературных процессов окисления кремния при температурах 1100-1150°C для создания диэлектрического покрытия, служащего защитной маской при диффузии, для пассивации поверхности кремния и защиты прибора от воздействия внешней среды. Во время процесса окисления в течение длительного времени (не менее часа) в объем кремниевой пластины с ее поверхности проникают загрязняющие примеси как с высокими значениями коэффициентов диффузии (железо, медь), так и с низкими (титан, платина и другие). Указанные примеси являются активными генерационно-рекомбинационными центрами в кремнии и приводят к возрастанию темновых токов фотодиодов. Примеси с высокими значениями коэффициентов диффузии (железо, медь) затем достаточно эффективно удаляются из объема кремния с помощью процессов генерирования, однако примеси с низкими коэффициентами диффузии остаются в объеме в значительных концентрациях, что приводит к повышенным значениям темновых токов ФД.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня темнового тока (не менее, чем на порядок) и увеличение процента выхода годных приборов.
Поставленная цель достигается тем, что для снижения концентрации электрически активных центров, создаваемых загрязняющими примесями с низкими значениями коэффициентов диффузии, процесс термического окисления проводится при температуре не выше 950°C и последующие процессы диффузии (диффузия фосфора для создания n+-областей, геттерирование диффузионным n+-слоем, диффузия бора для создания p+-области) проводятся при температурах, не превышающих указанную. В этом случае из-за резкого уменьшения коэффициентов диффузии примесей с понижением температуры процессов (экспоненциальная зависимость от температуры) в объем кремния проникают в основном примеси с высокими коэффициентами диффузии, которые затем эффективно удаляются с помощью процессов геттерирования. Благодаря этому снижается концентрация генерационно-рекомбинационных центров в i-области фотодиода, что приводит к снижению темнового тока ФД. В то же время указанные температуры процессов являются достаточными для формирования качественного термического окисла и n+ и p+ диффузионных областей с заданными глубинами и концентрациями легирующих примесей.
Технический результат обеспечивается тем, что высокотемпературные термодиффузионные процессы для создания структуры ФД:
- термическое окисление;
- диффузия фосфора для создания областей n+-типа проводимости (фоточувствительных площадок и охранного кольца);
- диффузия фосфора в тыльную поверхность пластины для геттерирования загрязняющих примесей;
- диффузия бора в тыльную поверхность пластины после стравливания геттерирующего n+-слоя для создания слоя p+-типа проводимости, проводятся при температурах, не превышающих 950°C.
Claims (1)
- Способ изготовления кремниевого p-i-n фотодиода, включающий операции термического окисления, диффузии фосфора для формирования областей n+-типа проводимости, диффузии фосфора для геттерирования загрязняющих примесей, диффузии бора для формирования областей p+-типа проводимости, создания двухслойных омических контактов к фоточувствительной области, области охранного кольца и контактному слою p+-типа проводимости путем нанесения пленки золота с подслоем титана или хрома, отличающийся тем, что для снижения темновых токов фотодиодов операции термического окисления кремния, диффузии фосфора, геттерирования, диффузии бора проводят при температурах, не превышающих 950°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141563/28A RU2537087C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013141563/28A RU2537087C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2537087C1 true RU2537087C1 (ru) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013141563/28A RU2537087C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2537087C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654992C1 (ru) * | 2017-08-04 | 2018-05-23 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
RU2654961C1 (ru) * | 2017-04-26 | 2018-05-23 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления многоплощадочного быстродействующего кремниевого pin-фоточувствительного элемента |
RU2689972C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-05-29 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
RU2716036C1 (ru) * | 2019-06-10 | 2020-03-05 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления многоплощадочного кремниевого pin-фоточувствительного элемента с низким уровнем темновых токов |
RU2790272C1 (ru) * | 2022-08-03 | 2023-02-15 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ формирования омических контактов к кремнию на основе двухслойной системы металлизации Ti/Au |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4127932A (en) * | 1976-08-06 | 1978-12-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of fabricating silicon photodiodes |
US4516247A (en) * | 1982-07-28 | 1985-05-07 | International Business Machines Corporation | Signal receiver which indicates the status of the device connected thereto |
EP0559347A1 (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-08 | AT&T Corp. | p-i-n Photodiodes with transparent conductive contacts |
RU9651U1 (ru) * | 1998-06-19 | 1999-04-16 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Спутниковая система посадки летательных аппаратов |
RU56069U1 (ru) * | 2005-11-21 | 2006-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" (ФГУП "НПО "ОРИОН") | Кремниевый pin-фотодиод большой площади |
RU82381U1 (ru) * | 2009-02-11 | 2009-04-20 | Открытое акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | КРЕМНИЕВЫЙ pin-ФОТОДИОД |
RU108883U1 (ru) * | 2011-05-04 | 2011-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Кремниевый pin-фотодиод |
-
2013
- 2013-09-10 RU RU2013141563/28A patent/RU2537087C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4127932A (en) * | 1976-08-06 | 1978-12-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of fabricating silicon photodiodes |
US4516247A (en) * | 1982-07-28 | 1985-05-07 | International Business Machines Corporation | Signal receiver which indicates the status of the device connected thereto |
EP0559347A1 (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-08 | AT&T Corp. | p-i-n Photodiodes with transparent conductive contacts |
RU9651U1 (ru) * | 1998-06-19 | 1999-04-16 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Спутниковая система посадки летательных аппаратов |
RU56069U1 (ru) * | 2005-11-21 | 2006-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" (ФГУП "НПО "ОРИОН") | Кремниевый pin-фотодиод большой площади |
RU82381U1 (ru) * | 2009-02-11 | 2009-04-20 | Открытое акционерное общество "Московский завод "САПФИР" | КРЕМНИЕВЫЙ pin-ФОТОДИОД |
RU108883U1 (ru) * | 2011-05-04 | 2011-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Кремниевый pin-фотодиод |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654961C1 (ru) * | 2017-04-26 | 2018-05-23 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления многоплощадочного быстродействующего кремниевого pin-фоточувствительного элемента |
RU2654992C1 (ru) * | 2017-08-04 | 2018-05-23 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
RU2689972C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-05-29 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
RU2716036C1 (ru) * | 2019-06-10 | 2020-03-05 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления многоплощадочного кремниевого pin-фоточувствительного элемента с низким уровнем темновых токов |
RU2790272C1 (ru) * | 2022-08-03 | 2023-02-15 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ формирования омических контактов к кремнию на основе двухслойной системы металлизации Ti/Au |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI481052B (zh) | Photodiode and photodiode array | |
Qiu et al. | Trap assisted bulk silicon photodetector with high photoconductive gain, low noise, and fast response by Ag hyperdoping | |
TWI501387B (zh) | Semiconductor photodetection element | |
CN104465676B (zh) | 4H‑SiC PIN紫外光电二极管一维阵列芯片及其制备方法 | |
US9236519B2 (en) | Geiger-mode avalanche photodiode with high signal-to-noise ratio, and corresponding manufacturing process | |
TWI589009B (zh) | 太陽電池之製造方法及太陽電池 | |
RU2537087C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА | |
TWI466309B (zh) | Method for manufacturing photodiode and photodiode | |
EP2439790A1 (en) | Semiconductor light detecting element and manufacturing method therefor | |
AU2013200622B2 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
RU2541416C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА | |
CN108321244B (zh) | 用于紫外红外双色探测的紫外光电探测器及其制备方法 | |
Su et al. | High responsivity MSM black silicon photodetector | |
JP2013065910A (ja) | フォトダイオード及びフォトダイオードアレイ | |
JP2010186900A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
Lee et al. | Single Si submicron wire photodetector fabricated by simple wet etching process | |
RU2532594C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА | |
JP2661676B2 (ja) | 太陽電池 | |
TWI495134B (zh) | Method for manufacturing photodiode and photodiode | |
CN115117198A (zh) | 一种δ掺杂层制备方法及电子器件 | |
US11222991B2 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
JP2017092502A (ja) | フォトダイオードの製造方法 | |
Xu | Fabrication and characterization of photodiodes for silicon nanowire applications and backside illumination | |
RU2689972C1 (ru) | Способ изготовления кремниевого фотодиода | |
US11848391B1 (en) | Passivation of infrared detectors using oxide layer |