RU2654992C1 - Способ изготовления кремниевого фотодиода - Google Patents
Способ изготовления кремниевого фотодиода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654992C1 RU2654992C1 RU2017128041A RU2017128041A RU2654992C1 RU 2654992 C1 RU2654992 C1 RU 2654992C1 RU 2017128041 A RU2017128041 A RU 2017128041A RU 2017128041 A RU2017128041 A RU 2017128041A RU 2654992 C1 RU2654992 C1 RU 2654992C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodiodes
- diffusion
- sensitivity
- silicon
- formation
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005247 gettering Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract 4
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 claims description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- FHDAHQFLZOYWQM-QDYAWOJKSA-N (1R,3R)-5-[(2E)-2-[(1R,3aS,7aR)-1-[(2S)-1-imidazol-1-ylpropan-2-yl]-7a-methyl-2,3,3a,5,6,7-hexahydro-1H-inden-4-ylidene]ethylidene]-2-methylidenecyclohexane-1,3-diol Chemical compound C[C@H](Cn1ccnc1)[C@H]2CC[C@H]3\C(=C\C=C4C[C@@H](O)C(=C)[C@H](O)C4)\CCC[C@]23C FHDAHQFLZOYWQM-QDYAWOJKSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,4-1,0 мкм и изготавливаемых на кремнии n-типа проводимости, которые предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре с высокой пороговой чувствительностью. Изобретение обеспечивает снижение разброса в величинах чувствительности и темнового тока и увеличение процента выхода годных приборов. Технический результат достигается проведением следующих процессов для создания структуры ФД: термического окисления, диффузии бора для создания областей р+-типа проводимости (фоточувствительных площадок), диффузии фосфора в тыльную поверхность пластины для геттерирования загрязняющих примесей, отжиг пластин со сформированными структурами при температуре ~650°C в атмосфере азота в течение 4 часов, формирования омических контактов. Результатом является значительное увеличение значений и снижение разброса времени жизни неосновных носителей заряда по пластине и соответственно улучшение параметров фотодиодов и их однородности. 4 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,4-1,0 мкм, и изготавливаемых на кремнии n-типа проводимости. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется высокая пороговая чувствительность. К такой аппаратуре относятся системы наведения, астроориентации и другие системы.
Известен патент [№2169412 с приоритетом от 05.10.1999 г. Вовк О.В.], способ изготовления фотодиода, в котором описана технология ФД, содержащая эпитаксиальную структуру n-n+ с фоточувствительными областями в виде планарных р+-n-переходов.
Известна техническая документация АГЦ 3.368.253 ТУ на фотодиод ФД 297М [ВИМИ, г. Москва, 1992], способ изготовления которого принят в качестве ближайшего аналога. В подложке из монокристаллического кремния n-типа проводимости с помощью диффузии бора через пленку двуокиси кремния (SiO2) сформированы фоточувствительные области p+-типа проводимости. На другой стороне подложки диффузией фосфора сформирован слой n+-типа проводимости. Создание двухслойных омических контактов к фоточувствительной р+-области и контактному слою n+-типа проводимости осуществляется путем нанесения пленки алюминия. Недостатком этого способа изготовления является достаточно большой разброс в величинах чувствительности и темнового тока в фотодиодах одной партии, вызванный наличием кольцевых неоднородностей в пространственном распределении времени жизни неосновных носителей заряда по пластине (фиг. 1 - распределение времени жизни в пластине до отжига), что вызывает разброс параметров фотодиодов (фиг. 1 и 2 - распределение фоточувствительности фотодиодов до отжига) и снижает процент выхода годных фотодиодов. Это особенно негативно сказывается на проценте выхода многоэлементных фотодиодов, так как ухудшает один из основных параметров - неравномерность чувствительности между элементами.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение разброса в величинах чувствительности и темнового тока и увеличение процента выхода годных приборов.
Технический результат достигается тем, что после проведения следующих высокотемпературных термодиффузионных процессов для создания структуры ФД:
- термического окисления;
- диффузии бора для создания областей р+-типа проводимости (фоточувствительных площадок);
- диффузии фосфора в тыльную поверхность пластины для геттерирования загрязняющих примесей,
проводится отжиг пластин со сформированными структурами при температуре ~650°C в атмосфере азота в течение 4 часов.
Далее проводится процесс формирования омических контактов.
Результатом является значительное увеличение значений и снижение разброса времени жизни носителей зарядов по пластине и, соответственно, улучшение параметров фотодиодов и их однородности (фиг. 3 распределение времени жизни в пластине после отжига 650°C). Таблица показывает характеристики времени жизни носителей по последовательности процессов.
Сущность изобретения поясняется схемой (фиг. 4), на которой представлены последовательности термодиффузионных процессов, используемые при изготовлении фотодиода-аналога и фотодиода по предлагаемому способу.
Claims (1)
- Способ изготовления кремниевого фотодиода, включающий процессы термического окисления, диффузии бора для формирования областей p+-типа проводимости, диффузии фосфора для геттерирования загрязняющих примесей и процесса формирования омических контактов, отличающийся тем, что для уменьшения разброса фоточувствительности и темновых токов, а также улучшения этих параметров в фотодиодах, изготавливаемых на одной партии пластин, перед формированием омических контактов проводится дополнительный отжиг пластин со структурами при температуре 650°С в атмосфере азота в течение 4 часов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128041A RU2654992C1 (ru) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128041A RU2654992C1 (ru) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2654992C1 true RU2654992C1 (ru) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017128041A RU2654992C1 (ru) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2654992C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689972C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-05-29 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2169412C1 (ru) * | 1999-10-05 | 2001-06-20 | Вовк Оксана Валерьевна | Способ изготовления фотодиода |
| RU2532594C1 (ru) * | 2013-08-27 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
| RU2537087C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
| RU2541416C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
-
2017
- 2017-08-04 RU RU2017128041A patent/RU2654992C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2169412C1 (ru) * | 1999-10-05 | 2001-06-20 | Вовк Оксана Валерьевна | Способ изготовления фотодиода |
| RU2532594C1 (ru) * | 2013-08-27 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
| RU2537087C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
| RU2541416C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "НПО "Орион" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689972C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-05-29 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ изготовления кремниевого фотодиода |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9236519B2 (en) | Geiger-mode avalanche photodiode with high signal-to-noise ratio, and corresponding manufacturing process | |
| RU126195U1 (ru) | Многоплощадочный планарный кремниевый pin-фотодиод | |
| RU158474U1 (ru) | Планарный многоплощадочный кремниевый фотодиод | |
| Gulinatti et al. | Custom silicon technology for SPAD-arrays with red-enhanced sensitivity and low timing jitter | |
| RU2654992C1 (ru) | Способ изготовления кремниевого фотодиода | |
| US9960299B2 (en) | Avalanche photodiode using silicon nanowire and silicon nanowire photomultiplier using the same | |
| RU2541416C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВОГО p-i-n ФОТОДИОДА | |
| US9087951B2 (en) | Method and apparatus for diffusion into semiconductor materials | |
| Sammak et al. | CMOS-compatible PureGaB Ge-on-Si APD pixel arrays | |
| JP6769486B2 (ja) | 半導体結晶基板の製造方法、赤外線検出装置の製造方法 | |
| Matthus et al. | Wavelength-selective 4H-SiC UV-sensor array | |
| JP5967019B2 (ja) | 半導体ウェーハの評価方法 | |
| US20140273328A1 (en) | Semiconductor element producing method | |
| JP2011205040A (ja) | 半導体基板および光電変換素子ならびにそれらの製造方法 | |
| US20090294883A1 (en) | Method for electronically pinning a back surface of a back-illuminated imager fabricated on a utsoi wafer | |
| US9806221B2 (en) | Germanium photodetector with SOI doping source | |
| Philippi et al. | Model development of pin germanium devices for infrared detection | |
| Dehzangi | Planar strained layer superlattice infrared photodetector using ion implantation | |
| RU2689972C1 (ru) | Способ изготовления кремниевого фотодиода | |
| JPH0982768A (ja) | 半導体ウエハの評価方法 | |
| US11295962B2 (en) | Low temperature process for diode termination of fully depleted high resistivity silicon radiation detectors that can be used for shallow entrance windows and thinned sensors | |
| Saputro et al. | High Doping Activation (≥ 1020 cm–3) in Tensile-Strained n-Ge Alloys Achieved by High-Speed Continuous-Wave Laser Annealing | |
| Pham et al. | Enhanced responsivity up to 2.85 A/W of Si-based Ge0. 9Sn0. 1 photoconductors by integration of interdigitated electrodes | |
| RU2485629C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЕВ p-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ НА КРИСТАЛЛАХ InSb | |
| Sukach et al. | Carrier transport mechanisms in reverse biased InSb pn junctions |