RU2628449C1 - Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника - Google Patents
Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628449C1 RU2628449C1 RU2016143235A RU2016143235A RU2628449C1 RU 2628449 C1 RU2628449 C1 RU 2628449C1 RU 2016143235 A RU2016143235 A RU 2016143235A RU 2016143235 A RU2016143235 A RU 2016143235A RU 2628449 C1 RU2628449 C1 RU 2628449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antireflection coating
- mfce
- manufacturing
- fse
- charge
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 12
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001657 homoepitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052950 sphalerite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/142—Energy conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу изготовления многоэлементных или матричных фотоприемников на основе антимонида индия. Многоэлементный фотоприемник на основе антимонида индия включает матрицу фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с антиотражающим покрытием на освещаемой стороне фоточувствительных элементов (ФЧЭ), соединенных микроконтактами со схемой считывания. Предлагаемый способ включает пассивацию освещаемой поверхности ФЧЭ перед формированием антиотражающего покрытия, заключающуюся в том, что перед напылением антиотражающего покрытия с поверхности МФЧЭ ионным травлением удаляется слой собственного окисла без разгерметизации вакуумной камеры, что позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации фотогенерированных носителей тока и тем повысить квантовую эффективность и устранить захват носителей медленными состояниями. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности, улучшение однородности параметров матричных фотоприемников в серийном производстве за счет повышения квантовой эффективности фоточувствительных элементов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам изготовления многоэлементных или матричных фотоприемников (МФП) на основе антимонида индия.
Многоэлементный фотоприемник на основе антимонида индия включает матрицу фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с антиотражающим покрытием на освещаемой стороне фоточувствительных фотоэлементов (ФЧЭ), соединенных микроконтактами со схемой считывания.
Предлагаемый способ включает пассивацию освещаемой поверхности фоточувствительного элемента перед формированием антиотражающего покрытия, заключающуюся в том, что перед напылением антиотражающего покрытия с поверхности МФЧЭ ионным травлением удаляется слой собственного окисла без разгерметизации вакуумной камеры, что позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации фотогенерированных носителей тока и тем повысить квантовую эффективность и устранить захват носителей медленными состояниями.
Известный способ [патент на изобретение RU №2519024] изготовления многоэлементных или МФП на основе антимонида индия, чувствительных в спектральном диапазоне 3-5 мкм, включает в фотоприемник МФЧЭ на основе фотодиодов, кремниевый МОП-мультиплексор, холодный экран с диафрагмой и светофильтром, микрокриогенную систему (МКС) и корпус с окном для приема входного ИК-излучения.
МФЧЭ поэлементно скоммутирована с МОП-мультиплексором при помощи индиевых столбиков от каждого фотодиода и контакта к общей базе (подложке). МОП-мультиплексор с МФЧЭ расположен на растре, который установлен на холодном пальце МКС. Холодный экран окружает МФЧЭ и МОП-мультиплексор, пропуская входное ИК-излучение сквозь диафрагму и светофильтр к МФЧЭ. Корпус вакуумирован для снижения теплопритока к МКС.
Регистрируемое излучение падает на тыльную (освещаемую) сторону МФЧЭ, покрытую просветляющим диэлектрическим слоем, и поглощается в тонкой базе антимонида индия. При поглощении излучения происходит генерация электрон-дырочных пар. Неосновные носители тока (для базы n-типа проводимости это дырки, а для базы р-типа проводимости это электроны) движутся к р-n переходам, генерируя в них фототоки. Эти фототоки снимаются с помощью контактов к каждому фотодиоду и контакта к общей базе и поступают в МОП-мультиплексор.
В известном способе авторы предлагают минимизировать влияние наличия на тыльной (освещаемой) стороне МФЧЭ приповерхностного слоя, в котором происходит эффективное «отсасывание» к поверхности неосновных носителей и их последующая рекомбинация, формируя на тыльной стороне МФЧЭ просветляющее покрытие, содержащее встроенный заряд, знак которого противоположен знаку основных носителей в базе МФЧЭ, и полагают, что таким образом цель изобретения достигается. В известном способе авторы предлагают просветляющее покрытие с встроенным зарядом необходимого знака изготавливать стандартными методами - анодным окислением, резистивным или магнетронным нанесением, электролитическим или плазменным осаждением. Они считают, что материалами, пригодными для его изготовления, могут служить анодный окисел (АОП), Si, Ge, ZnS, CdS, CdTe, GaAs, SiO, SiO2, SiO2, Si3N4, HfO2, Bi2O3, ZrO2, Y2O3, MgF2, CaF3 и др.
Однако в известном способе авторы не учитывают влияния возможной неоднородности распределения встроенного заряда на границе полупроводник-диэлектрик, образующегося в результате финишной обработки поверхности перед напылением антиотражающего покрытия, в том числе в собственном окисле, вырастающем при межоперационном хранении. Неоднородность распределения встроенного заряда на границе полупроводник-диэлектрик приводит к неодинаковому значению поверхностного потенциала и соответственно наличию участков с различной скоростью поверхностной рекомбинации и неодинаковой чувствительностью. Любое распределение встроенного в диэлектрик заряда не позволит выровнять распределение потенциала на границе полупроводника, потому что суммарное действие встроенных зарядов будет иметь неоднородное распределение.
В известном способе [Effect of sulfur passivation of InSb (0 0 1) substrates on molekular-beam homoepitaxy. V.A. Solov’ev, I.V. Sedova, T.V. Lvova, M.V. Lebedev, P.A. Dement’ev, A.A. Sitnikova, A.N. Semenov, S.V. Ivanov, Applied Surface Science 356 (2015) 378-382] собственный окисел на поверхности антимонида индия растворяют в 1М водном растворе сульфида натрия (Na2S). Сульфидированный слой десорбируется с поверхности при температуре 400°C, открывая атомарно чистую поверхность антимонида индия, непосредственно перед процессом молекулярно-пучковой эпитаксии.
Существенным недостатком известного способа является нагревание гибридной сборки МФЧЭ со схемой считывания до 400°C: так как МФЧЭ поэлементно соединен с МОП-мультиплексором при помощи индиевых с низкой температурой плавления (156°C) микроконтактов и нагревание выше температуры плавления индия может приводить к нарушению гальванической и механической связи между элементами гибридной сборки.
Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности, улучшение однородности параметров МФП в серийном производстве за счет повышения квантовой эффективности фоточувствительных элементов.
Поставленная цель достигается тем, что в изготовлении многоэлементного фотоприемника на основе антимонида индия, включающего изготовление матрицы фоточувствительных элементов из антимонида индия с тонкой базой, соединенных (элементов) со схемой считывания индиевыми микроконтактами, перед напылением на тыльную (освещаемую) сторону МФЧЭ герметизирующего и антиотражающего покрытия из ZnS с поверхности МФЧЭ бомбардировкой положительно заряженными ионами удаляется слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом и формируется слой с однородно распределенным встроенным зарядом, обеспечиваемым бомбардировкой однородным потоком ионов аргона.
Пример.
На рисунке представлен фрагмент тепловизионного изображения поверхности излучателя с температурой Тф=33°C, полученного матрицей фоточувствительных элементов формата 640×512 и толщиной базы hInSb=19 мкм. Светлые участки изображения отображают области на матрице, обладающие большей квантовой эффективностью, а темные - пониженной чувствительностью. Из рисунка видно, что на правой части фрагмента изображения квантовая эффективность элементов матрицы неодинакова и имеет неоднородное распределение. Левая часть изображения демонстрирует однородное распределение чувствительности. Полученный результат обусловлен тем, что перед напылением на левую освещаемую часть МФЧЭ герметизирующего и антиотражающего покрытия из ZnS с поверхности МФЧЭ бомбардировкой положительно заряженными ионами удаляется слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом и формируется слой с однородно распределенным встроенным зарядом, обеспечиваемым бомбардировкой однородным потоком ионов аргона. При этом правая часть закрыта от воздействия ионной бомбардировки и слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом не был удален.
Claims (3)
1. Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника на основе антимонида индия, включающий изготовление матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с тонким поглощающим слоем, соединенной с мультиплексором индиевыми микроконтактами, с нанесенным на тыльную сторону МФЧЭ антиотражающим покрытием, отличающийся тем, что перед напылением антиотражающего покрытия с поверхности МФЧЭ бомбардировкой положительно заряженными ионами удаляется слой собственного окисла с неоднородно распределенным встроенным зарядом и формируется слой с однородно распределенным встроенным зарядом.
2. Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника по п.1, отличающийся тем, что бомбардировка положительно заряженными ионами поверхности ФЧЭ выполняется в процессе высокочастотного катодного распыления ионами аргона при плотности потока мощности 0,14÷0,2 Вт/см2 продолжительностью 5 минут.
3. Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника по п.1, отличающийся тем, что антиотражающее покрытие формируют магнетронным напылением сульфида цинка со скоростью осаждения 15-25 нм/мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016143235A RU2628449C1 (ru) | 2016-11-02 | 2016-11-02 | Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016143235A RU2628449C1 (ru) | 2016-11-02 | 2016-11-02 | Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2628449C1 true RU2628449C1 (ru) | 2017-08-16 |
Family
ID=59641761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016143235A RU2628449C1 (ru) | 2016-11-02 | 2016-11-02 | Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2628449C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703497C1 (ru) * | 2019-01-14 | 2019-10-17 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоэлементный фотоприемник |
| RU2749957C2 (ru) * | 2019-12-04 | 2021-06-21 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления матричного фотоприемника |
| RU2782989C1 (ru) * | 2022-01-13 | 2022-11-08 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ формирования гибридного диэлектрического покрытия на поверхности антимонида индия ориентации (100) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227656A (en) * | 1990-11-06 | 1993-07-13 | Cincinnati Electronics Corporation | Electro-optical detector array |
| RU2519024C1 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "НПО Орион" | Многоэлементный ик фотоприемник |
| RU2526489C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | Способ сборки ик-фотоприемника |
-
2016
- 2016-11-02 RU RU2016143235A patent/RU2628449C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5227656A (en) * | 1990-11-06 | 1993-07-13 | Cincinnati Electronics Corporation | Electro-optical detector array |
| RU2519024C1 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "НПО Орион" | Многоэлементный ик фотоприемник |
| RU2526489C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | Способ сборки ик-фотоприемника |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703497C1 (ru) * | 2019-01-14 | 2019-10-17 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Многоэлементный фотоприемник |
| RU2749957C2 (ru) * | 2019-12-04 | 2021-06-21 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления матричного фотоприемника |
| RU2782989C1 (ru) * | 2022-01-13 | 2022-11-08 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ формирования гибридного диэлектрического покрытия на поверхности антимонида индия ориентации (100) |
| RU2792707C1 (ru) * | 2022-06-08 | 2023-03-23 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления матричного фотоприемного устройства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8778721B2 (en) | Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof | |
| US7297927B2 (en) | Fabrication of low leakage-current backside illuminated photodiodes | |
| KR102095669B1 (ko) | 감광성 이미징 장치 및 이와 관련된 방법 | |
| EP2787532B1 (en) | Layers for increasing performance in image sensors | |
| US10256270B2 (en) | Method for manufacturing improved NIR CMOS sensors | |
| JP2015029126A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| WO1998020561A9 (en) | Low-resistivity photon-transparent window attached to photo-sensitive silicon detector | |
| WO1998020561A1 (en) | Low-resistivity photon-transparent window attached to photo-sensitive silicon detector | |
| RU2628449C1 (ru) | Способ изготовления многоэлементного ИК фотоприемника | |
| Klipstein et al. | Development and production of array barrier detectors at SCD | |
| CN106129074B (zh) | 背照式cmos图像传感器 | |
| US9911781B2 (en) | Photosensitive imaging devices and associated methods | |
| RU2519024C1 (ru) | Многоэлементный ик фотоприемник | |
| US20220149225A1 (en) | Method of production of silicon heterojunction solar cells with stabilization step and production line section for the stabilizing step | |
| KR102044466B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| CN110400816A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| US9673240B2 (en) | Low cross-talk for small pixel barrier detectors | |
| US20190371958A1 (en) | Method for producing a cdte solar cell | |
| IL103347A (en) | Photo-reactive device and method for their creation, including vehicle evaluation and sunken contacts for capturing minority carriers | |
| CN112420872A (zh) | 基于WSe2/KTaO3范德华异质结的光电探测器及其制备方法 | |
| US9553116B2 (en) | Imaging detector having an integrated wide bandgap layer and method of manufacturing thereof | |
| WO2018231330A1 (en) | Hyperdoped germanium-based photodiodes with sub-bandgap photoresponse at room temperature | |
| CN108183144A (zh) | 一种提高碲化镉薄膜太阳电池测试准确性的激光刻划技术 | |
| JP2022520715A (ja) | 光検出器 | |
| KR101788012B1 (ko) | 태양전지의 제조방법 |