RU2650417C1 - Полупроводниковый лавинный фотоприемник - Google Patents
Полупроводниковый лавинный фотоприемник Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650417C1 RU2650417C1 RU2017114201A RU2017114201A RU2650417C1 RU 2650417 C1 RU2650417 C1 RU 2650417C1 RU 2017114201 A RU2017114201 A RU 2017114201A RU 2017114201 A RU2017114201 A RU 2017114201A RU 2650417 C1 RU2650417 C1 RU 2650417C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- semiconductor
- individual
- semiconductor layer
- avalanche
- layer
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 156
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 boron ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L31/08—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—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 in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, конкретно к полупроводниковым лавинным фотоприемникам с внутренним усилением сигнала, и может применяться для регистрации слабых потоков световых квантов, гамма излучения и заряженных ядерных частиц. Лавинный полупроводниковый фотоприемник включает полупроводниковый слой первого типа проводимости, на поверхности которого выполнены множество полупроводниковых областей второго типа проводимости, на части поверхности которых расположены индивидуальные эмиттеры, образующие потенциальные барьеры с полупроводниковыми областями, первая и вторая проводящие шины, отделенные от полупроводникового слоя диэлектрическим слоем, индивидуальные микрорезисторы, соединяющие полупроводниковые области с первой проводящей шиной, и дополнительные индивидуальные микрорезисторы, соединяющие индивидуальные эмиттеры со второй проводящей шиной, при этом по всему периметру каждой полупроводниковой области выполнено индивидуальное охранное кольцо, а между каждой полупроводниковой областью и полупроводниковым слоем сформирована дополнительная полупроводниковая область первого типа проводимости с повышенной концентрацией легирующих примесей по сравнению с полупроводниковым слоем. Изобретение направлено на повышение чувствительности и улучшение быстродействия полупроводникового лавинного фотоприемника. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, конкретно к полупроводниковым фотоприемникам с внутренним усилением сигнала, и может применяться для регистрации слабых потоков световых квантов, гамма излучения и заряженных ядерных частиц.
Ключевым элементом современных устройств детектирования и обработки оптической информации является фотоприемник, преобразующий оптическую информацию в электрический сигнал. Основные рабочие параметры фотоприемников, такие как чувствительность и быстродействие, определяют эффективность работы таких устройств. Обычно в таких оптических устройствах используются вакуумные фотоэлектронные умножители. Однако в последние годы были разработаны полупроводниковые фотоэлектронные умножители, являющиеся адекватными аналогами вакуумных фотоэлектронных умножителей.
В настоящее время полупроводниковые фотоэлектронные умножители стали коммерчески доступны и могут применяться для регистрации единичных световых квантов в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях оптического спектра. Полупроводниковые фотоэлектронные умножители состоят из множества независимых ячеек из p-n-переходов, в которых осуществляется Гейгеровский режим усиления фотоэлектронов. В результате этого достигается уникальное сочетание быстрого фотоотклика (длительность фотоотклика ~5 нс) и большого усиления сигнала (~106). Чувствительная площадь известных полупроводниковых умножителей обычно не превышает 10 мм2. Однако для решения ряда прикладных задач требуются полупроводниковые фотоэлектронные умножители с большой рабочей площадью (~1 см2) и с коротким фронтом нарастания фотоотклика (~1 нс). Дело в том, что известные полупроводниковые фотоэлектронные умножители имеют удельную емкость около 3 нФ/см2, что сильно ограничивает быстродействие устройства. Кроме того, большой коэффициент усиления сигнала в полупроводниковых фотоэлектронных умножителях приводит к нежелательному эффекту - перекрестной оптической наводке (по-английски “cross-talk”). Этот эффект связан с тем, что большой коэффициент усиления (~106) сигнала сопровождается испусканием оптических фотонов в лавинной области полупроводника. Эти фотоны поглощаются в соседних ячейках устройства и вызывают ложный запуск лавинного процесса. Поэтому приходится уменьшать коэффициент лавинного усиления сигнала до 104, что недостаточно для надежного детектирования единичных фотоэлектронов.
Известно устройство /1/, включающее полупроводниковую подложку, на поверхности которой выполнена матрица из полупроводниковых областей, образующих с полупроводниковой подложкой p-n-переход. На поверхности полупроводниковых областей содержатся резистивный слой с определенной проводимостью и полупрозрачный для света полевой электрод. Лавинное усиление фотоэлектронов осуществляется на границе полупроводниковой подложки с полупроводниковыми областями. При этом лавинный ток стекает к полупрозрачному полевому электроду через резистивный слой, расположенный над этими областями. Недостатком устройства является низкий квантовый выход устройства в видимой области спектра ввиду низкой прозрачности как резистивного слоя, так и полевого электрода.
Известно устройство /2/, включающее полупроводниковую подложку, например, n-типа проводимости, на поверхности которой последовательно расположены резистивный слой с определенной проводимостью, диэлектрический слой и полупроводниковый эпитаксиальный слой p-типа проводимости. Внутри диэлектрического слоя сформированы отдельно стоящие высоколегированные полупроводниковые области n-типа проводимости, имеющие выход с одной стороны на резистивный слой, а с противоположной стороны на эпитаксиальный слой. Высоколегированные области n-типа проводимости обеспечивают локализацию лавинного процесса в p-n-переходах, отделенных друг от друга областями диэлектрического слоя. Фоточувствительным слоем, в котором создаются фотоэлектроны, является эпитаксиальный слой, выращенный на поверхности инородных материалов - диэлектрических и резистивных слоев. Поэтому основными недостатками устройства являются сложность технологии изготовления таких эпитаксиальных слоев и высокий уровень темнового тока, приводящего к ухудшению чувствительности и отношения сигнал/шум устройства.
Известно также устройство /3/, включающее полупроводниковый слой, на поверхности которого расположены множество полупроводниковых областей, образующих потенциальные барьеры в виде p-n-переходов с полупроводниковым слоем. Индивидуальные микрорезисторы соединяют полупроводниковые области с общей проводящей шиной, отделенной от полупроводникового слоя диэлектрическим слоем. В устройстве каждая полупроводниковая область (пиксель) может работать в режиме выше пробивного потенциала, то есть каждый пиксель в режиме Гейгеровского счетчика. Поэтому коэффициент усиления фототока в устройстве может превышать 106. Однако, как было упомянуто выше, использование устройства при таких высоких коэффициентах усиления затруднено из-за появления перекрестных оптических наводок (по-английски “cross-talk”). Это является первым основным недостатком устройства. Вторым основным недостатком устройства является недостаточно высокое быстродействие из-за высокой емкости как самого пикселя, так и паразитных емкостей в устройстве. Здесь нужно отметить тот факт, что для заданного пикселя, усиливающего фототок, все остальные пиксели, не участвующие в усилении фототока, являются паразитной емкостью.
Известно также устройство /4/, взятое за прототип, включающее полупроводниковый слой, например, n-типа проводимости, на поверхности которого выполнены множество полупроводниковых областей p-типа проводимости. Полупроводниковые области соединены с первой проводящей шиной через первые индивидуальные микрорезисторы. На части поверхности полупроводниковых областей расположены индивидуальные эмиттеры n-типа проводимости, образующие потенциальные барьеры с полупроводниковыми областями. Индивидуальные эмиттеры соединены со второй проводящей шиной через вторые индивидуальные микрорезисторы. Таким образом, устройство имеет общий контакт для подачи напряжения и два независимых контакта для съема сигнала. Первым независимым контактам является первая проводящая шина, соединенная с полупроводниковыми областями, т.е. с фоточувствительными пикселями, в которых производится лавинное усиление фотосигнала. Вторым независимым контактом является вторая проводящая шина, соединенная с индивидуальными эмиттерами n-p-n микротранзисторов, в которых производится дополнительное усиление сигнала. Второй независимый контакт обеспечивает получение быстрого сигнала благодаря его существенно низкой емкости по сравнению с первым независим контактом. Однако устройство имеет существенный недостаток, связанный с локальными микропробоями, имеющими место по периметру полупроводниковых областей, образующих плоскопараллельные p-n-переходы с полупроводниковым слоем. Дело в том, что по периметру плоскопараллельного p-n-перехода всегда содержатся полусферические области, где напряжение пробоя значительно снижено по сравнению с плоской частью из-за значительной кривизны p-n-перехода. Это приводит к появлению шумовых импульсов большой амплитуды, что ограничивает чувствительность устройства.
Заявляемое изобретение направлено на улучшение чувствительности и повышение быстродействия полупроводникового лавинного фотоприемника. Для достижения этих технических результатов в полупроводниковом лавинном фотоприемнике, включающем полупроводниковый слой первого типа проводимости, множество полупроводниковых областей второго типа проводимости, расположенные на поверхности полупроводникового слоя, индивидуальные эмиттеры, расположенные на поверхности полупроводниковых областей и образующие потенциальные барьеры с полупроводниковыми областями, первая и вторая проводящие шины, отделенные от полупроводникового слоя диэлектрическим слоем, индивидуальные микрорезисторы, соединяющие полупроводниковые области с первой проводящей шиной, и дополнительные индивидуальные микрорезисторы, соединяющие индивидуальные эмиттеры со второй проводящей шиной, выполнены новые элементы. Этими элементами являются индивидуальные охранные кольца и дополнительные полупроводниковые области первого типа проводимости с повышенной концентрацией легирующих примесей по сравнению с полупроводниковым слоем. Индивидуальные охранные кольца сформированы по всему периметру каждой полупроводниковой области, а дополнительные полупроводниковые области расположены между полупроводниковыми областями и полупроводниковым слоем.
Упомянутый полупроводниковый слой используют или самостоятельно для создания предложенного устройства или же его формируют путем эпитаксиального выращивания на поверхности полупроводниковых или диэлектрических подложек. Затем на поверхности полупроводникового слоя формируются необходимые элементы.
Заявляемое устройство, выполненное на поверхности полупроводникового слоя, включает в себя следующие варианты:
• индивидуальные охранные кольца сформированы из одинакового с полупроводниковыми областями материала и типа проводимости;
• индивидуальные охранные кольца сформированы в виде диэлектрической выемки в полупроводниковом слое глубиной не меньше, чем глубина проникновения полупроводниковых областей в полупроводниковый слой.
Полупроводниковый слой заявляемого устройства выполнен на поверхности полупроводниковой подложки, т.е. полупроводниковый слой представляет собой эпитаксиальный слой, выращенный на поверхности полупроводниковой подложки. В этом случае заявляемое устройство включает в себя следующие варианты:
• индивидуальные охранные кольца сформированы из одинакового с полупроводниковыми областями материала и типа проводимости;
• индивидуальные охранные кольца сформированы в виде диэлектрической выемки в полупроводниковом слое глубиной не меньше, чем глубина проникновения полупроводниковых областей в полупроводниковый слой.
Полупроводниковый слой заявляемого устройства выполнен на поверхности диэлектрической подложки. В этом случае включает в себя следующие варианты:
• индивидуальные охранные кольца сформированы из одинакового с полупроводниковыми областями материала и типа проводимости;
• индивидуальные охранные кольца сформированы в виде диэлектрической выемки в полупроводниковом слое глубиной не меньше, чем глубина проникновения полупроводниковых областей в полупроводниковый слой.
Изобретение иллюстрируется на фиг. 1, на которой показаны лицевая сторона и поперечное сечение полупроводникового лавинного фотоприемника. Предложенный полупроводниковый лавинный фотоприемник содержит полупроводниковый слой 1, на поверхности которого сформировано множество (матрица) полупроводниковых областей 2, образующих потенциальные барьеры в виде p-n-перехода с полупроводниковым слоем. Каждая полупроводниковая область имеет индивидуальный микрорезистор 3, соединяющий ее с общей проводящей шиной 4. Микрорезисторы и проводящая шина изолированы от полупроводникового слоя 1 диэлектрическим слоем 5. На поверхности упомянутых полупроводниковых областей сформированы индивидуальные эмиттеры 6 с целью получения биполярного микротранзистора. Индивидуальные эмиттеры соединены с дополнительной проводящей шиной 7 посредством дополнительных индивидуальных микрорезисторов 8. По всему периметру полупроводниковых областей выполнены индивидуальные охранные кольца 9, а между полупроводниковыми областями и полупроводниковым слоем сформированы дополнительные полупроводниковые области 10 первого типа проводимости с повышенной концентрацией легирующих примесей по сравнению с полупроводниковым слоем. В устройстве выполнен омический контакт 11 к полупроводниковому слою.
Устройство работает следующим образом. К полупроводниковому слою 1 относительно проводящих шин подают потенциал с полярностью, соответствующей обратному смещению р-n-перехода, образованного между полупроводниковым слоем 1 и полупроводниковыми областями 2. В виду малых размеров (около 50 мкм*50 мкм) полупроводниковых областей в обедненном слое не всегда присутствуют носители заряда, и поэтому такие р-n-переходы малой площади (или пиксели) могут работать в режиме выше потенциала пробоя на 2-5 В. В отсутствии фотоэлектрона (или темновых носителей заряда) потенциал пикселя равен потенциалу индивидуального эмиттера биполярного микротранзистора, и поэтому ток через эмиттер равен нулю. В случае появления единичного фотоэлектрона на границе полупроводниковых областей 2 с дополнительными полупроводниковыми областями 10 происходит лавинный процесс. При этом излишек напряжения, то есть ΔV~2-5 В, падает на базе индивидуального микрорезистора. Этот потенциал величиной 2-5 В полностью открывает потенциальный барьер между пикселем (полупроводниковой областью) и индивидуальным эмиттером 6, в результате этого через индивидуальный эмиттер течет усиленный ток, который может ограничиваться только дополнительным индивидуальным микрорезистором 8. Лавинный процесс имеет место только на границе полупроводниковых областей 2 с дополнительными полупроводниковыми областями 10, поскольку здесь снижено напряжение пробоя р-n-перехода благодаря повышенной концентрации легирующих примесей в дополнительных полупроводниковых областях по сравнению с полупроводниковым слоем. В то же время индивидуальные охранные кольца, выполненные по периметру полупроводниковых областей, увеличивают там напряжение пробоя, что приводит к повышению чувствительности устройства без ухудшения отношения сигнал/шум. Таким образом, в устройстве сигнал сначала усиливается лавинным процессом в пикселе, а затем микротранзистором (структурой “индивидуальный эмиттер - полупроводниковая область - полупроводниковый слой”), выполненным на поверхности этого пикселя. Сигнал снимается с внешнего нагрузочного сопротивления, подключенного к электрической цепи дополнительной проводящей шины. Общий коэффициент усиления сигнала определяется как М0 = Мav* Мtr, где Мav - коэффициент усиления лавинного процесса, Мtr - коэффициент усиления микротранзистора.
Лавинный процесс разряжает емкость пикселя ниже потенциала пробоя, и в результате этого лавинный процесс в пикселе гаснет, и как результат прекращается ток через микротранзистор. Таким образом, необходимый коэффициент усиления фототока, например М0=106, можно получить, установив Мav =105 и Мtr =10. Это значительно понизит уровень оптической обратной связи в устройстве благодаря уменьшению коэффициента усиления лавинного процесса. Кроме того, в устройстве улучшается быстродействие, поскольку емкость (или площадь) микротранзистора значительно меньше емкости (площади) пикселя. Например, при типичных размерах пикселей (полупроводниковых областей) 50 мкм*50 мкм размеры микротранзисторов не превышают 5 мкм*5 мкм.
Полупроводниковый лавинный детектор реализуют следующим образом. На поверхности полупроводникового слоя 1, например кремниевого слоя n-типа проводимости с удельным сопротивлением 2 Ом*см, формируют диэлектрический слой 5 двуокиси кремния (SiO2) толщиной ~0,1 мкм путем термического окисления при температуре 1000°С. На поверхности окисла фотолитографическим способом вскрывают окна размером 42 мкм*42 мкм с интервалом 8 мкм. В этих окнах сначала формируют дополнительные полупроводниковые области 10 n-типа проводимости размером 38 мкм*38 мкм путем ионного легирования фосфором с дозой 1 мкКл/см2 и энергией 200 кэВ, а затем полупроводниковые области 2 (пиксели) р-типа проводимости путем ионного легирования бором с дозой 10 мкКл/см2 и энергией 60 кэВ. Индивидуальные охранные кольца шириной 2 мкм вдоль периметра полупроводниковых областей изготавливают путем ионного легирования бором с дозой 1 мкКл/см2 и энергией 60 кэВ. Термическую разгонку бора и фосфора проводят при температуре 1100°С. Затем на небольшой части поверхности (около 2 мкм*2 мкм) каждого пикселя формируют индивидуальный эмиттер путем ионного легирования фосфором с дозой 150 мкКл/см2 и энергией 100 кэВ. Разгонку фосфора производят до глубины 0,5 мкм. Контактные области к пикселям формируют путем дополнительного легирования небольшой площади полупроводниковых областей ионами бора с дозой 50 мкКл/см2 и энергией 70 кэВ. Микрорезисторы с поверхностным сопротивлением около 20 Ом/квадрат изготавливают из аморфного кремния путем осаждения из газовой фазы. Общую проводящую шину и дополнительную шину изготавливают из двухслойного металла (Ti+Al) путем ионно-плазменного напыления. Омический контакт к полупроводниковому слою формируют напылением алюминиевого слоя на свободной лицевой поверхности полупроводникового слоя.
Благодаря повышенной чувствительности и высокому быстродействию предложенный полупроводниковый лавинный фотоприемник может найти широкое применение в качестве детекторов световых квантов и заряженных частиц как в фундаментальных исследованиях (ядерная физика, физика высоких энергий и др. ), так и в прикладных областях (экология, дозиметрия, медицинская томография и др.).
Источники информации
1. Патент России №1702831, кл. H 01 L 31/06, 1997 (аналог).
2. Патент США 5844291, кл. H 01 L 31/06, 1998 (аналог).
3. Патент России 2102820, кл. H 01 L 31/06, 1998 (аналог).
4. Патент России 2528107, кл. H01L 31/107, 2014 (прототип).
Claims (9)
1. Лавинный полупроводниковый фотоприемник, включающий полупроводниковый слой первого типа проводимости, на поверхности которого выполнены множество полупроводниковых областей второго типа проводимости, на части поверхности которых расположены индивидуальные эмиттеры, образующие потенциальные барьеры с полупроводниковыми областями, первая и вторая проводящие шины, отделенные от полупроводникового слоя диэлектрическим слоем, индивидуальные микрорезисторы, соединяющие полупроводниковые области с первой проводящей шиной, и дополнительные индивидуальные микрорезисторы, соединяющие индивидуальные эмиттеры со второй проводящей шиной, отличающийся тем, что по всему периметру каждой полупроводниковой области выполнено индивидуальное охранное кольцо, а между каждой полупроводниковой областью и полупроводниковым слоем сформирована дополнительная полупроводниковая область первого типа проводимости с повышенной концентрацией легирующих примесей по сравнению с полупроводниковым слоем.
2. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 1, отличающийся тем, что индивидуальные охранные кольца сформированы из одинакового с полупроводниковыми областями материала и типа проводимости.
3. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 1, отличающийся тем, что индивидуальные охранные кольца сформированы в виде диэлектрической выемки в полупроводниковом слое глубиной не меньше, чем глубина проникновения полупроводниковых областей в полупроводниковый слой.
4. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 1, отличающийся тем, что полупроводниковый слой выполнен на поверхности полупроводниковой подложки.
5. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 4, отличающийся тем, что индивидуальные охранные кольца сформированы из одинакового с полупроводниковыми областями материала и типа проводимости.
6. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 4, отличающийся тем, что индивидуальные охранные кольца сформированы в виде диэлектрической выемки в полупроводниковом слое глубиной не меньше, чем проникновения полупроводниковых областей в полупроводниковый слой.
7. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 1, отличающийся тем, что полупроводниковый слой выполнен на поверхности диэлектрической подложки.
8. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 7, отличающийся тем, что индивидуальные охранные кольца сформированы из одинакового с полупроводниковыми областями материала и типа проводимости.
9. Лавинный полупроводниковый детектор по п. 7, отличающийся тем, что индивидуальные охранные кольца сформированы в виде диэлектрической выемки в полупроводниковом слое глубиной не меньше, чем проникновения полупроводниковых областей в полупроводниковый слой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017114201A RU2650417C1 (ru) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | Полупроводниковый лавинный фотоприемник |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017114201A RU2650417C1 (ru) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | Полупроводниковый лавинный фотоприемник |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2650417C1 true RU2650417C1 (ru) | 2018-04-13 |
Family
ID=61977112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017114201A RU2650417C1 (ru) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | Полупроводниковый лавинный фотоприемник |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2650417C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814514C1 (ru) * | 2023-09-22 | 2024-02-29 | Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) | Полупроводниковый лавинный детектор |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2102821C1 (ru) * | 1996-10-10 | 1998-01-20 | Зираддин Ягуб-оглы Садыгов | Лавинный фотодиод |
RU2102820C1 (ru) * | 1996-10-10 | 1998-01-20 | Зараддин Ягуб-оглы Садыгов | Лавинный детектор |
US5844291A (en) * | 1996-12-20 | 1998-12-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Wide wavelength range high efficiency avalanche light detector with negative feedback |
US20120205523A1 (en) * | 2009-07-31 | 2012-08-16 | International Business Machines Corporation | Avalanche impact ionization amplification devices |
US20140042581A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Avalanche photodiode with a guard ring structure and method thereof |
RU2528107C1 (ru) * | 2013-04-16 | 2014-09-10 | Зираддин Ягуб оглы Садыгов | Полупроводниковый лавинный детектор |
-
2017
- 2017-04-25 RU RU2017114201A patent/RU2650417C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2102821C1 (ru) * | 1996-10-10 | 1998-01-20 | Зираддин Ягуб-оглы Садыгов | Лавинный фотодиод |
RU2102820C1 (ru) * | 1996-10-10 | 1998-01-20 | Зараддин Ягуб-оглы Садыгов | Лавинный детектор |
US5844291A (en) * | 1996-12-20 | 1998-12-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Wide wavelength range high efficiency avalanche light detector with negative feedback |
US20120205523A1 (en) * | 2009-07-31 | 2012-08-16 | International Business Machines Corporation | Avalanche impact ionization amplification devices |
US20140042581A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Avalanche photodiode with a guard ring structure and method thereof |
RU2528107C1 (ru) * | 2013-04-16 | 2014-09-10 | Зираддин Ягуб оглы Садыгов | Полупроводниковый лавинный детектор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814514C1 (ru) * | 2023-09-22 | 2024-02-29 | Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) | Полупроводниковый лавинный детектор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8778721B2 (en) | Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof | |
US9728667B1 (en) | Solid state photomultiplier using buried P-N junction | |
RU2290721C2 (ru) | Кремниевый фотоэлектронный умножитель (варианты) и ячейка для кремниевого фотоэлектронного умножителя | |
US8258594B2 (en) | Avalanche photodiode | |
US8476730B2 (en) | Geiger-mode photodiode with integrated and JFET-effect-adjustable quenching resistor, photodiode array, and corresponding manufacturing method | |
EP1840967B1 (en) | Photodiode array | |
US9105789B2 (en) | Geiger-mode avalanche photodiode with high signal-to-noise ratio, and corresponding manufacturing process | |
US20100148040A1 (en) | Geiger-mode photodiode with integrated and adjustable quenching resistor, photodiode array, and manufacturing method thereof | |
CN108231947A (zh) | 一种单光子雪崩二极管探测器结构及其制造方法 | |
TWI647858B (zh) | 具有降低暗計數率之單光子雪崩光電二極體探測器的裝置和方法 | |
US11817518B2 (en) | Multi-junction pico-avalanche detector | |
US20140159180A1 (en) | Semiconductor resistor structure and semiconductor photomultiplier device | |
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 | |
JP2020532133A (ja) | 動作電圧範囲が改善された半導体光電子増倍管 | |
US10290760B2 (en) | Process of manufacturing an avalanche diode | |
RU2650417C1 (ru) | Полупроводниковый лавинный фотоприемник | |
RU2528107C1 (ru) | Полупроводниковый лавинный детектор | |
US5583352A (en) | Low-noise, reach-through, avalanche photodiodes | |
RU2316848C1 (ru) | Микроканальный лавинный фотодиод | |
RU2212733C1 (ru) | Полупроводниковый микроканальный детектор с внутренним усилением сигнала | |
RU2770147C1 (ru) | Микропиксельный лавинный фотодиод | |
US9252317B2 (en) | Multi-pixel avalanche transistor | |
RU2583857C1 (ru) | Биполярная ячейка координатного фотоприемника - детектора излучений | |
Yuan et al. | A theoretical study of two novel SiC and GaN ultraviolet avalanche drift detectors with front-illumination | |
WO2010080048A1 (en) | Semiconductor geiger mode microcell photodiode (variants) |