RU2680983C1 - Method of manufacturing a powerful photodetector - Google Patents
Method of manufacturing a powerful photodetector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680983C1 RU2680983C1 RU2018104233A RU2018104233A RU2680983C1 RU 2680983 C1 RU2680983 C1 RU 2680983C1 RU 2018104233 A RU2018104233 A RU 2018104233A RU 2018104233 A RU2018104233 A RU 2018104233A RU 2680983 C1 RU2680983 C1 RU 2680983C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- photodetector
- ohmic contact
- radiation
- contact
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 15
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 50
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 11
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 103
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 10
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930091051 Arenine Natural products 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
-
- 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
- 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
Description
Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для создания мощного сверхвысокочастотного (СВЧ) фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительного к излучению на длине волны 810-860 нм.The invention relates to optoelectronics and can be used to create a powerful microwave frequency (microwave) photodetector based on GaAs / Al x Ga 1-x As epitaxial structures that are sensitive to radiation at a wavelength of 810-860 nm.
Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlGaAs, чувствительных в диапазоне 830-860 нм (см. заявку JP H 10209483, МПК H01L 31/10, опубликована 07.08.1998). Фотодетектор включает систему чередующихся слоев GaAs/Al0,2Ga0,8As, выращенных на подложке GaAs n-типа.A known method of manufacturing a photodetector based on GaAs / AlGaAs epitaxial structures sensitive in the range of 830-860 nm (see application JP H 10209483, IPC H01L 31/10, published on 07.08.1998). The photo detector includes a system of alternating GaAs / Al 0.2 Ga 0.8 As layers grown on an n-type GaAs substrate.
Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является отсутствие процесса усовершенствования пост-ростовой технологии создания омических контактов, что ведет к увеличению затенения фоточувствительной поверхности фотодетектора и снижению КПД.The disadvantage of this method of manufacturing a photodetector is the lack of a process for improving the post-growth technology for creating ohmic contacts, which leads to an increase in the shading of the photosensitive surface of the photodetector and a decrease in efficiency.
Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур InGaAs/InP, чувствительного в ИК диапазоне (см. заявку US 20140264275 А1, МПК H01L 31/02, опубликована 18.09.2014). Фотодетектор включает: подложку, канал транзистора, исток транзистора и сток транзистора, расположенные на фронтальной поверхности структуры; исток и сток транзистора, расположенные на обратной стороне канала транзистора, барьер, расположенный на канале, и светочувствительный слой, расположенный на барьере. Светочувствительный слой необходим для поглощения света. При падении света на светочувствительный слой, сопротивление канала проводимости меняется при туннелировании носителей из светочувствительного слоя в канал.A known method of manufacturing a photodetector based on InGaAs / InP epitaxial structures sensitive in the IR range (see application US 20140264275 A1, IPC H01L 31/02, published September 18, 2014). The photodetector includes: a substrate, a transistor channel, a source of a transistor and a drain of a transistor located on the front surface of the structure; the source and drain of the transistor located on the reverse side of the transistor channel, a barrier located on the channel, and a photosensitive layer located on the barrier. A photosensitive layer is required to absorb light. When light falls on the photosensitive layer, the resistance of the conduction channel changes as the carriers tunnel from the photosensitive layer into the channel.
Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является использование материалов InGaAs/InP, нечувствительных к излучению на длине волны 810-860 нм.The disadvantage of this method of manufacturing a photodetector is the use of InGaAs / InP materials that are insensitive to radiation at a wavelength of 810-860 nm.
Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к ИК-излучению (см. патент RU 2022411, МПК H01L 31/101, опубликован 30.10.1994). Данный фотодетектор на основе полупроводниковой структуры с квантовыми ямами включает подложку из полуизолирующего GaAs с буферным слоем 1-GaAs, первый контактный слой n-GaAs, систему чередующихся слоев AlxGa1-xAs и GaAs, причем в один из материалов системы чередующихся слоев введена примесь кремния до уровня легирования 2*1018 см-3, и второй контактный слой n-GaAs, примесь кремния введена в слой AlxGa1-xAs в виде моноатомного слоя, расположенного на расстоянии, не большем Дебаевской длины экранирования от одной из границ раздела чередующихся слоев.A known method of manufacturing a photodetector based on epitaxial structures GaAs / Al x Ga 1-x As sensitive to infrared radiation (see patent RU 2022411, IPC H01L 31/101, published 10/30/1994). This photodetector based on a semiconductor structure with quantum wells includes a semi-insulating GaAs substrate with a 1-GaAs buffer layer, a first n-GaAs contact layer, a system of alternating Al x Ga 1-x As and GaAs layers, and one of the materials of the alternating layer system is introduced silicon impurity to a doping level of 2 * 10 18 cm -3 , and a second n-GaAs contact layer, a silicon impurity is introduced into the Al x Ga 1-x As layer in the form of a monatomic layer located at a distance not greater than the Debye screening length from one of interfaces of alternating layers.
Недостатком известного способа изготовления фотодетектора является значительное затенение фоточувствительной поверхности фотодетектора, отсутствие чернения контакта и невысокое КПД преобразования излучения.A disadvantage of the known method of manufacturing a photodetector is a significant shading of the photosensitive surface of the photodetector, the lack of blackening of the contact and low efficiency of radiation conversion.
Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlxGa1-xAs, чувствительных к ИК-излучению (см. патент RU 2318272, МПК H01L 31/18, опубликован 27.02.2008). Для изготовления фотоприемника эпитаксиальную пластину n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As/n+ -InP, содержащую эпитаксиальные слои n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As и подложку n+-InP, покрывают пленкой нитрида кремния как со стороны эпитаксиального слоя n-InP, так и со стороны подложки n+-1пР. Фотолитографическим способом вскрывают окна под диффузию с помощью плазменно-химического травления в пленке нитрида кремния со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,33 Ga0,47 As и формируют метки для дальнейшего совмещения рисунков фотошаблонов со стороны подложки n+-InP. В эпитаксиальных слоях n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As формируют локальный p-n-переход диффузией кадмия в запаянной откачной ампуле из источника Cd3P2. Пластину n-InP/n-In 0,33 Ga0,47 As/n+-InP покрывают вторым слоем пленки Si3N4 со стороны эпитаксиальных слоев n-InP/n-In0,53 Ga0,47 As. Вскрывают контактные окна во втором слое пленки и создают омические контакты Au/Ti к р+-областям. Фотолитографическим способом в пленке Si3N4 со стороны подложки n+-InP вскрывают окна под контакт к области n+-InP с помощью плазмо-химического травления, при этом над областью p-n-переходов остается пленка Si3N4, которая служит просветляющим покрытием. Напыляют в вакууме золото с подслоем титана, так что образуется металлизация для контакта к подложке n+-InP. Фотолитографическим способом в пленке золота с подслоем титана вытравливают рисунок, который с одной стороны является контактным и обеспечивает омический контакт к подложке n+-InP, а с другой стороны формирует диафрагму, ограничивающую область засветки только областью пространственного заряда многоэлементного фотоприемника. Изобретение обеспечивает увеличение быстродействия фоточувствительного элемента за счет устранения возможности засветки необедненной n-области при планарной технологии изготовления многоэлементного фотоприемника.A known method of manufacturing a photodetector based on epitaxial structures GaAs / Al x Ga 1-x As sensitive to infrared radiation (see patent RU 2318272, IPC H01L 31/18, published 02.27.2008). For the manufacture of a photodetector, an n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As / n + -InP epitaxial plate containing n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As epitaxial layers and an n + -InP substrate are coated with a silicon nitride film both from the side of the n-InP epitaxial layer and from the side of the n + -1pR substrate. Using a photolithographic method, the diffusion windows are opened by plasma-chemical etching in a silicon nitride film from the side of the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.33 Ga 0.47 As and form marks for further alignment of the photos from the n + -InP substrate . In the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As, a local pn junction is formed by diffusion of cadmium in a sealed pump-out ampoule from a Cd 3 P 2 source. The n-InP / n-In plate 0.33 Ga 0.47 As / n + -InP is coated with a second layer of Si 3 N 4 film on the side of the epitaxial layers of n-InP / n-In 0.53 Ga 0.47 As. Contact windows in the second layer of the film are opened and ohmic contacts of Au / Ti to p + regions are created. The photolithographic method in the Si 3 N 4 film from the side of the n + -InP substrate opens the windows to contact the n + -InP region using plasma-chemical etching, while the Si 3 N 4 film remains over the region of pn junctions, which serves as an antireflection coating . Gold is sprayed in a vacuum with a titanium sublayer, so that metallization is formed to contact n + -InP substrate. In a photolithographic method, a pattern is etched in a gold film with a titanium sublayer, which on the one hand is contact and provides ohmic contact to the n + -InP substrate, and on the other hand forms a diaphragm that limits the illumination region only to the space charge region of the multi-element photodetector. The invention provides an increase in the speed of the photosensitive element by eliminating the possibility of exposure to an undepleted n-region with planar technology for manufacturing a multi-element photodetector.
Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является небольшая толщина омических контактов, ограниченная технологическими особенностями напылительного процесса металлизации, что приводит к снижению рабочей мощности фотодетектора и к снижению КПД. Отсутствие процесса чернения омических контактов приводит к значительному отражению падающего излучения.The disadvantage of this method of manufacturing a photodetector is the small thickness of the ohmic contacts, limited by the technological features of the sputtering process of metallization, which leads to a decrease in the operating power of the photodetector and to a decrease in efficiency. The absence of the process of blackening of ohmic contacts leads to a significant reflection of the incident radiation.
Известен способ изготовления фотодетектора на основе эпитаксиальных структур GaAs/AlGaAs (см. патент RU 2547004, МПК H01L 31/18, опубликован 10.04.2015). Способ изготовления фотопреобразователя на основе GaAs включает последовательное выращивание методом жидкофазной эпитаксии на подложке n-GaAs буферного слоя n-GaAs, базового слоя n-GaAs, эмиттерного слоя p-GaAs и слоя p-AlGaAs с содержанием Al в твердой фазе от 30-40 ат. % в начале роста слоя и при содержании Al в твердой фазе 10-15 ат. % в приповерхностной области слоя, а также осаждение тыльного контакта и лицевого контакта. На лицевую поверхность подложки наносят антиотражающее покрытие. Способ позволяет с меньшими затратами совместить в одном слое функции широкозонного окна и контактного слоя, что приводит к увеличению КПД преобразования узкополосного, в частности лазерного излучения.A known method of manufacturing a photodetector based on epitaxial GaAs / AlGaAs structures (see patent RU 2547004, IPC H01L 31/18, published on 04/10/2015). A method of manufacturing a GaAs-based photoconverter includes liquid-phase epitaxy sequential growth on an n-GaAs substrate of an n-GaAs buffer layer, an n-GaAs base layer, a p-GaAs emitter layer and a p-AlGaAs layer with an Al content in the solid phase of from 30-40 at . % at the beginning of layer growth and when the Al content in the solid phase is 10-15 at. % in the surface region of the layer, as well as the deposition of the back contact and face contact. An antireflection coating is applied to the front surface of the substrate. The method allows combining at a lower cost the functions of a wide-gap window and a contact layer in one layer, which leads to an increase in the conversion efficiency of narrow-band, in particular laser radiation.
Недостатком данного способа изготовления фотодетектора является отсутствие процесса создания шин фронтального омического контакта, что приводит к уменьшению рабочей мощности фотодетектора. Также недостатком является отсутствие процесса чернения фронтального омического контакта, что приводит к значительному отражению падающего излучения.The disadvantage of this method of manufacturing a photodetector is the lack of a process for creating tires of frontal ohmic contact, which leads to a decrease in the operating power of the photodetector. Another disadvantage is the lack of blackening of the front ohmic contact, which leads to a significant reflection of the incident radiation.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является способ изготовления фотодетектора (см. патент US 2016104805 А1, МПК H01L 31/02, H01L 27/14, H01L 31/18, опубликован 14.04.2016), принятый за прототип. Способ изготовления фотодетектора заключается в формировании фоточувствительной области и контактных площадок для бондинга вне фоточувствительной области на полупроводящей подложке; соответствующие контактные площадки для бондинга коммутированы соединительной проволокой с контактными площадками на монтажной плате. Соединительная проволока может быть изготовлена из металлов или сплавов металлов, которые подвергаются процессу чернения. Процесс чернения может быть выполнен для снижения отражения падающего излучения от соединительной проволоки на фоточувствительную область фотодетектора.The closest to the claimed technical solution for the combination of essential features is a method of manufacturing a photodetector (see patent US 2016104805 A1, IPC H01L 31/02, H01L 27/14, H01L 31/18, published 04/14/2016), adopted as a prototype. A method of manufacturing a photodetector is to form a photosensitive region and bonding pads outside the photosensitive region on a semiconductor substrate; The corresponding bonding pads for bonding are switched by a connecting wire with pads on the circuit board. The connecting wire may be made of metals or metal alloys that undergo a blackening process. The blackening process can be performed to reduce the reflection of incident radiation from the connecting wire to the photosensitive region of the photodetector.
Недостатком известного способа изготовления фотодетектора является отсутствие шин фронтального омического контакта на фоточувствительной области, что приводит к существенному снижению рабочей мощности фотодетектора. Также недостатком является отсутствие системы для фокусировки падающего излучения точно на фоточувствительную область, что приводит к попаданию излучения на контактные площадки для бондинга и на соединительную проволоку, при этом происходит отражение падающего излучения на фоточувствительную область фотодетектора. В известном способе прототипе для снижения отражения падающего излучения проводится чернение только соединительной проволоки, при этом отражение от контактной площадки остается значительным. Также недостатком является отсутствие антиотражающего покрытия на фоточувствительной области фотодетектора, что приводит к снижению степени поглощения падающего излучения.A disadvantage of the known method of manufacturing a photodetector is the absence of frontal ohmic contact tires in the photosensitive region, which leads to a significant decrease in the operating power of the photodetector. Another disadvantage is the lack of a system for focusing the incident radiation exactly on the photosensitive region, which leads to radiation entering the bonding pads and the connecting wire, and incident radiation is reflected on the photosensitive region of the photodetector. In the known method of the prototype, in order to reduce the reflection of the incident radiation, only the connecting wire is blackened, while the reflection from the contact pad remains significant. Another disadvantage is the lack of antireflection coating on the photosensitive region of the photodetector, which leads to a decrease in the degree of absorption of incident radiation.
Задачей настоящего изобретения является разработка мощного фотодетектора (подводимого по оптоволокну лазерного излучения), который бы имел увеличенную рабочую мощность, увеличенную степень поглощения падающего излучения и пониженную величину коэффициента отражения излучения и, как следствие, уменьшенную долю излучения, попадающего при отражении от фотодетектора в оптоволокно. При этом лазерное излучение подводится к фотодетектору по оптоволокну, что обеспечивает фокусировку излучения на фоточувствительную область фотодетектора, и соответственно препятствует попаданию и отражению излучения от контактных площадок.An object of the present invention is to provide a powerful photodetector (laser radiation fed through an optical fiber) that has an increased operating power, an increased degree of absorption of incident radiation and a reduced value of the reflection coefficient of radiation and, as a result, a reduced fraction of radiation incident upon reflection from the photodetector into the optical fiber. In this case, the laser radiation is fed to the photodetector through an optical fiber, which ensures focusing of the radiation on the photosensitive region of the photodetector, and accordingly prevents the radiation from entering and reflecting from the contact pads.
Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления мощного фотодетектора включает создание фоточувствительной области и контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области на полупроводниковой подложке. Новым в способе является то, что на фоточувствительной области формируют антиотражающее покрытие, создают шины фронтального омического контакта шириной (4-10) мкм путем осаждения трехслойного покрытия, состоящего из нижнего слоя из серебра толщиной (2-5) мкм, промежуточного слоя из золота толщиной (0,1-0,2) мкм и верхнего слоя из серебра толщиной (0,1-0,4) мкм, создают тыльный омический контакт на тыльной поверхности полупроводниковой подложки, формируют меза-структуру вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии не более 5 мкм от контактной площадки, проводят чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе, превращающем слой серебра в слой черни.The problem is achieved in that a method of manufacturing a powerful photodetector includes creating a photosensitive region and a contact pad for bonding outside the photosensitive region on a semiconductor substrate. New in the method is that an antireflection coating is formed on the photosensitive region, frontal ohmic contact tires are created (4-10) microns wide by deposition of a three-layer coating consisting of a lower layer of silver 2-5 microns thick, an intermediate layer of gold thick (0.1-0.2) microns and an upper layer of silver with a thickness of (0.1-0.4) microns, create a rear ohmic contact on the back surface of the semiconductor substrate, form a mesa structure outside the contact area and the photosensitive region at a distance of more than 5 m m from the pad, the upper layer is carried blackening Front tire ohmic contact silver by treating a solution of the photodetector, converts the silver layer in the ink layer.
Чернение шин фронтального омического контакта может быть выполнено путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 секунд при температуре 18-25°С.Frontal ohmic contact tires can be blackened by processing a photodetector in a solution based on sodium sulfide, sodium hydroxide and sodium sulfite for 15-30 seconds at a temperature of 18-25 ° C.
Чернение шин фронтального омического контакта может быть выполнено путем обработки фотодетектора в растворе на основе FeCl3 в течение 5-20 сек при температуре 18-25°С.Frontal ohmic contact tires can be blackened by treating the photodetector in a solution based on FeCl 3 for 5-20 seconds at a temperature of 18-25 ° C.
Антиотражающее покрытие формируют на фоточувствительной поверхности фотодетектора для увеличения степени поглощения падающего излучения.An antireflection coating is formed on the photosensitive surface of the photodetector to increase the degree of absorption of incident radiation.
Шины фронтального омического контакта на фоточувствительной области создают для увеличения рабочей мощности фотодетектора. Ширина шин 4-10 мкм обусловлена тем, что при ширине шин более 10 мкм происходит существенное затенение фоточувствительной области фотодетектора. Минимальная ширина шин 4 мкм обусловлена технологическими особенностями процессов изготовления фотодетектора - большой толщиной (2-5 мкм) контактных шин.Frontal ohmic contact tires on the photosensitive area create to increase the working power of the photodetector. The width of the tires is 4-10 μm due to the fact that with a tire width of more than 10 μm, a significant shading of the photosensitive region of the photodetector occurs. The minimum tire width of 4 microns is due to the technological features of the photodetector manufacturing processes - a large thickness (2-5 microns) of contact tires.
Шины фронтального омического контакта создают трехслойными, состоящими из слоев серебра, золота и серебра. Нижний слой серебра осаждают для обеспечения электрической проводимости омического контакта. Слой золота является защитным слоем, он необходим для предотвращения разрушения нижнего слоя из серебра и соответственно снижения проводимости шин омического контакта при проведении последующей операции чернения. Верхний слой шин выполняют из серебра, так как серебро подвергается процессу чернения.Tires of the frontal ohmic contact create a three-layer, consisting of layers of silver, gold and silver. The lower layer of silver is deposited to ensure the electrical conductivity of the ohmic contact. The gold layer is a protective layer, it is necessary to prevent the destruction of the lower layer of silver and, accordingly, reduce the conductivity of the ohmic contact tires during the subsequent blackening operation. The top layer of tires is made of silver, as silver undergoes a blackening process.
Технологической особенностью изготовления шин фронтального омического контакта шириной (4-10) мкм, является малая ширина шин. Соответственно при проведении процесса чернения шин может произойти изменения структуры шин и их полное разрушение, что приведет к существенному уменьшению проводимости фронтального омического контакта. Промежуточный слой золота создается равномерно на всей площади контактных шин и препятствует сквозному чернению нижнего слоя серебра. Толщина нижнего слоя серебра (2-5) мкм обусловлена тем, что при толщине менее 2 мкм происходит снижение проводимости контакта, толщина более 5 мкм технологически нецелесообразна. Толщина среднего слоя золота (0,1-0,2) мкм обусловлена тем, что при толщине менее 0,1 мкм снижается барьерная функция слоя, толщина более 0,2 мкм технологически нецелесообразна. Толщина верхнего слоя из серебра (0,1-0,4) мкм обеспечивает создание слоя черни толщиной (0,2-0,8) мкм. Слой черни толщиной 0,2 мкм обеспечивает снижение коэффициента отражения излучения до 1,5%. Увеличение слоя черни до 0,8 мкм обеспечивает уменьшение коэффициента отражения. Создание слоя черни более 0,8 мкм не технологично, приводит к увеличению ширины шин фронтального омического контакта и к увеличению степени затенения фоточувствительной области фотодетектора. Таким образом, при толщине черни 0,2-0,8 мкм обеспечивается высокая проводимость контакта и снижение коэффициента отражения излучения до величины менее 1,5%.A technological feature of manufacturing tires of frontal ohmic contact with a width of (4-10) microns is the small width of the tires. Accordingly, during the process of tire blackening, changes in the structure of tires and their complete destruction can occur, which will lead to a significant decrease in the conductivity of the front ohmic contact. An intermediate layer of gold is created evenly over the entire area of the contact tires and prevents the through blackening of the lower layer of silver. The thickness of the lower silver layer (2-5) microns is due to the fact that when the thickness is less than 2 microns, the contact conductivity decreases, the thickness of more than 5 microns is technologically impractical. The thickness of the middle layer of gold (0.1-0.2) microns is due to the fact that when the thickness is less than 0.1 microns, the barrier function of the layer decreases, the thickness of more than 0.2 microns is technologically impractical. The thickness of the upper layer of silver (0.1-0.4) microns provides the creation of a black layer with a thickness of (0.2-0.8) microns. A 0.2 micron thick black layer provides a reduction in the reflectance of radiation to 1.5%. An increase in the ink layer to 0.8 μm provides a decrease in reflection coefficient. Creating a black layer of more than 0.8 μm is not technologically advanced, leading to an increase in the width of the tires of the front ohmic contact and to an increase in the degree of shadowing of the photosensitive region of the photodetector. Thus, when the ink thickness is 0.2-0.8 μm, high contact conductivity and a decrease in the reflection coefficient of radiation to less than 1.5% are ensured.
Создание тыльного омического контакта проводят для последующего монтажа фотодетектора.The creation of the rear ohmic contact is carried out for the subsequent installation of the photodetector.
Создание меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии не более 5 мкм от контактной площадки осуществляют для снижения рабочей площади фотодетектора, соответственно для снижения емкости фотодетектора и увеличения быстродействия.The creation of a mesa structure outside the contact area and the photosensitive area at a distance of not more than 5 μm from the contact area is carried out to reduce the working area of the photodetector, respectively, to reduce the capacity of the photodetector and increase speed.
Операцию чернения верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта проводят для снижения отражения падающего излучения. Коэффициент отражения лазерного излучения от слоя серебра без черни составляет около 15% в спектральном диапазоне 810-860 нм. После нанесения слоя черни коэффициент отражения уменьшается более, чем в 10 раз до величины менее 1,5%. При использовании фото детектора без черненых шин для детектирования подводимого по оптоволокну лазерного излучения, часть излучения, отраженного от контактных шин и от фоточувствительной поверхности фотодетектора, попадает в оптоволокно, по которому излучение подводится к фотодетектору. Это приводит к увеличению шумов фотодетектора и, как следствие этого, к увеличению порога чувствительности фотодетектора.The operation of blackening the upper layer of silver tires of the front ohmic contact is carried out to reduce the reflection of the incident radiation. The reflection coefficient of laser radiation from a silver layer without mobile is about 15% in the spectral range of 810-860 nm. After applying the ink layer, the reflection coefficient decreases by more than 10 times to less than 1.5%. When using a photo detector without blackened tires for detecting laser radiation fed through an optical fiber, part of the radiation reflected from the contact buses and from the photosensitive surface of the photodetector enters the optical fiber through which the radiation is supplied to the photodetector. This leads to an increase in the noise of the photodetector and, as a consequence of this, to an increase in the sensitivity threshold of the photodetector.
Чернение шин фронтального омического контакта в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 секунд или в растворе на основе FeCl3 в течение 5-20 сек при температуре 18-25°С приводит к образованию слоя черни толщиной 0,2-0,8 мкм. При обработке шин фронтального контакта меньше указанного времени, слой черни образуется менее 0,2 мкм, что приводит к увеличению коэффициента отражения падающего излучения. Проведение обработки больше указанного времени не технологично, т.к. приводит к разрушению шин и снижению проводимости контакта, приводит к разрастанию шин в ширину и к увеличению затенения фоточувствительной области фотодетектора и соответственно к снижению КПД. Процесс чернения шин фронтального омического контакта проводят при комнатной температуре 18-25°С, снижение температуры ниже 18°С или увеличение выше 25°С не технологично и ведет к нарушению протекания химической реакции превращения верхнего слоя серебра в слой черни.Frontal ohmic contact tire blackening in a solution based on sodium sulfide, sodium hydroxide and sodium sulfite for 15-30 seconds or in a solution based on FeCl 3 for 5-20 seconds at a temperature of 18-25 ° C leads to the formation of a black layer with a thickness of 0 2-0.8 microns. When processing tires frontal contact less than the specified time, the black layer is formed less than 0.2 microns, which leads to an increase in the reflection coefficient of the incident radiation. Processing more than the specified time is not technological, because leads to the destruction of tires and a decrease in the conductivity of the contact, leads to the growth of tires in width and to an increase in the shading of the photosensitive region of the photodetector and, accordingly, to a decrease in efficiency. The process of blackening the tires of the front ohmic contact is carried out at room temperature 18-25 ° C, lowering the temperature below 18 ° C or increasing above 25 ° C is not technologically advanced and leads to disruption of the chemical reaction of the conversion of the upper silver layer to the black layer.
Использование выше описанной технологии чернения шин фронтального омического контакта позволяет создавать гранулы черни размером 0,2-0,8 мкм, что обеспечивает снижение коэффициента отражения, в том числе и зеркального, до величины менее 1,5% в диапазоне длин волн 810-860 нм. Анализ технологического процесса чернения шин выполнен на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) высокого разрешения.Using the above-described technology of blackening tires of the front ohmic contact, it is possible to create granules of black with a size of 0.2-0.8 μm, which ensures a decrease in the reflection coefficient, including specular, to less than 1.5% in the wavelength range of 810-860 nm . The analysis of the technological process of tire blackening was performed on a high resolution scanning electron microscope (SEM).
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 приведено схематическое изображение фотодетектора;in FIG. 1 is a schematic illustration of a photodetector;
на фиг. 2 изображена схема шины фронтального омического контактаin FIG. 2 shows a diagram of a frontal ohmic contact bus
на фиг. 3 приведена фотография СЭМ шины фронтального омического контакта;in FIG. 3 shows an SEM photograph of a front ohmic contact bus;
на фиг. 4 приведена фотография СЭМ разреза шины фронтального омического контакта;in FIG. 4 shows an SEM photograph of a section of a frontal ohmic contact tire;
на фиг. 5 изображены спектральные зависимости коэффициента отражения от слоя серебра (11) и от слоя черни (12), нанесенной на слой серебра;in FIG. 5 shows the spectral dependences of the reflection coefficient on the silver layer (11) and on the black layer (12) deposited on the silver layer;
на фиг. 6 приведены зависимости КПД фотодетектора от мощности излучения при импульсном (13) и постоянном (14) лазерном излучении (ЛИ); зависимости фактора заполнения ВАХ (FF) фотодетектора от мощности излучения при импульсном (15) и постоянном (16) ЛИ; зависимости напряжения холостого хода (Uxx) от мощности излучения при импульсном (17) и постоянном (18) ЛИ. Диаметр фоточувствительной области фото детектора составляет 500 мкм.in FIG. Figure 6 shows the dependences of the photodetector efficiency on the radiation power for pulsed (13) and constant (14) laser radiation (LI); the dependence of the filling factor of the current – voltage characteristic (FF) of the photodetector on the radiation power for pulsed (15) and constant (16) LI; the dependence of the open circuit voltage (U xx ) on the radiation power for pulsed (17) and constant (18) LI. The diameter of the photosensitive region of the photo detector is 500 μm.
На фиг. 1-4 указаны: 1 - полупроводниковая подложка, 2 - фоточувствительная область, 3 - антиотражающее покрытие, 4 - контактная площадка для бондинга, 5 - шины фронтального омического контакта, 6 - тонкий слой из контактных материалов, 7 - нижний слой из серебра шин фронтального омического контакта, 8 - промежуточного слоя из золота шин фронтального омического контакта, 9 - верхний слой из серебра шин фронтального омического контакта, 10 - контур меза-структуры.In FIG. 1–4 are indicated: 1 — semiconductor substrate, 2 — photosensitive region, 3 — antireflection coating, 4 — bonding pad, 5 — front ohmic contact tires, 6 — thin layer of contact materials, 7 — lower layer of silver front tires ohmic contact, 8 - an intermediate layer of gold tires of the front ohmic contact, 9 - the upper layer of silver tires of the front ohmic contact, 10 - the contour of the mesa structure.
Диаметр фоточувствительной области фотодетектора, изображенного на фиг. 1, составляет 500 мкм. На фоточувствительной поверхности расположено девять шин фронтального омического контакта 5 шириной 5 мкм с шагом 100 мкм. Коэффициент затенения поверхности фотодетектора контактными шинами составляет 10%.The diameter of the photosensitive region of the photodetector shown in FIG. 1 is 500 μm. On the photosensitive surface there are nine tires of the front
Заявляемый способ изготовления мощного фотодетектора проводят в несколько стадий. На полупроводниковой подложке 1 создают фоточувствительную область 2 (см. фиг 1), формируют антиотражающее покрытие 3 на фоточувствительной области 2. Создают фронтальный омический контакт, состоящий из контактной площадки для бондинга 4 вне фоточувствительной области 2 и шин фронтального омического контакта 5 на фоточувствительной области 2 (см. фиг. 1-4), создают тыльный омический контакт на тыльной поверхности подложки 1. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проводят в несколько стадий. Проводят напыление тонкого слоя контактных материалов 6, толщиной 0,2-0,4 мкм. Проводят вжигание при температуре 360-370°С в течение 10-60 сек. Осуществляют электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов толщиной 2-5 мкм, на контактную площадку 4 и на поверхность тыльного омического контакта. Проводят электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра 7 толщиной 2-5 мкм, промежуточного слоя из золота 8 толщиной 0,1-0,2 мкм и верхнего слоя из серебра 9 толщиной 0,1-0,4 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.The inventive method of manufacturing a powerful photodetector is carried out in several stages. A
Далее осуществляют формирование меза-структуры 10 вне контактной площадки 4 и фоточувствительной области 2 на расстоянии не более 5 мкм от контактной площадки 4 методом жидкостного химического травления.Next, the
Затем проводят чернение верхнего слоя серебра 9 шин фронтального омического контакта 5 путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15-30 секунд или в растворе на основе FeCl3 в течение 5-15 секунд при температуре 18-25°С.Then blacken the upper layer of
Пример 1.Example 1
Были получены мощные фотодетекторы в несколько стадий. Была создана фоточувствительная область из системы чередующихся слоев из AlxGa1-xAs и из GaAs на поверхности полупроводниковой подложке GaAs n-типа. Проведено формирование антиотражающего покрытия, состоящего из слоя Та2О5 на поверхности фоточувствительной области. Создан фронтальный омический контакт, состоящий из контактной площадки для бондинга вне фоточувствительной области и шин фронтального омического контакта на фоточувствительной области. Создан тыльный омический контакт на тыльной поверхности подложки. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий. Проведено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,2 мкм. Проведено вжигание при температуре 360°С в течение 10 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Au/Ni/Au толщиной 2 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 2 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,1 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,1 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.Powerful photodetectors in several stages were obtained. A photosensitive region was created from a system of alternating layers of Al x Ga 1-x As and GaAs on the surface of an n-type GaAs semiconductor substrate. The formation of an antireflective coating consisting of a layer of Ta 2 O 5 on the surface of the photosensitive region was carried out. A frontal ohmic contact is created, consisting of a bonding pad for bonding outside the photosensitive region and frontal ohmic contact tires on the photosensitive region. A back ohmic contact is created on the back surface of the substrate. The manufacture of the front and rear ohmic contacts was carried out in several stages. A thin layer of AgMn / Ni / Au contact materials for p-type contact and Au (Ge) / Ni / Au for n-type contact with a thickness of 0.2 μm were sprayed. Annealing was carried out at a temperature of 360 ° C for 10 s. Electrochemical deposition of a thick layer of contact materials consisting of 2 μm Au / Ni / Au layers on the surface of the contact area and on the surface of the rear ohmic contact was carried out. The electrochemical deposition of the lower layer of silver with a thickness of 2 μm, an intermediate layer of gold with a thickness of 0.1 μm and an upper layer of silver with a thickness of 0.1 μm on the surface of the tires of the front ohmic contact was carried out.
Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 5 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.Then, a mesa structure was formed outside the contact area and the photosensitive area at a distance of 5 μm from the contact area by liquid chemical etching.
Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 15 секунд при температуре 18°С.Then, the upper layer of silver of the front ohmic contact tires was blackened by processing the photodetector in a solution based on sodium sulfide, sodium hydroxide and sodium sulfite for 15 seconds at a temperature of 18 ° C.
Пример 2.Example 2
Были получены фотодетекторы способом, приведенным в примере 1 со следующими отличительными признаками. Формирование антиотражающего покрытия выполнено путем осаждения слоев TiOx/SiO2 на поверхность фоточувствительной области. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий: выполнено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,3 мкм. Проведено вжигание при температуре 370°С в течение 30 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Ag/Ni/Au толщиной 3 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 3 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,15 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,2 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.Photodetectors were obtained by the method described in example 1 with the following distinctive features. The formation of an antireflection coating is performed by depositing layers of TiO x / SiO 2 on the surface of the photosensitive region. The front and rear ohmic contacts were fabricated in several stages: a thin layer of AgMn / Ni / Au contact materials for the p-type contact and Au (Ge) / Ni / Au for the n-type contact 0.3 mm thick were sprayed. Annealing was carried out at a temperature of 370 ° C for 30 s. The electrochemical deposition of a thick layer of contact materials, consisting of 3 μm thick Ag / Ni / Au layers, was carried out on the surface of the contact area and on the surface of the rear ohmic contact. An electrochemical deposition of a lower layer of
Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 4 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.Next, the mesa structure was formed outside the contact area and the photosensitive region at a distance of 4 μm from the contact area by liquid chemical etching.
Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе сульфида натрия, гидроксида натрия и сернистокислого натрия в течение 30 секунд при температуре 25°С.Then, the upper layer of silver of the front ohmic contact tires was blackened by treating the photodetector in a solution based on sodium sulfide, sodium hydroxide and sodium sulfite for 30 seconds at a temperature of 25 ° C.
Пример 3.Example 3
Были получены фотодетекторы способом, приведенным в примере 1 со следующими отличительными признаками. Формирование антиотражающего покрытия выполнено путем осаждения слоев TiOx/SiO2 на поверхность фоточувствительной области. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий: выполнено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,4 мкм. Проведено вжигание при температуре 360°С в течение 30 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Au/Ni/Au толщиной 4 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 5 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,2 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,4 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.Photodetectors were obtained by the method described in example 1 with the following distinctive features. The formation of an antireflection coating is performed by depositing layers of TiO x / SiO 2 on the surface of the photosensitive region. The front and rear ohmic contacts were fabricated in several stages: a thin layer of AgMn / Ni / Au contact materials for the p-type contact and Au (Ge) / Ni / Au for the n-type contact 0.4 μm thick were sprayed. Annealing was carried out at a temperature of 360 ° C for 30 s. Electrochemical deposition of a thick layer of contact materials, consisting of 4 μm thick Au / Ni / Au layers, onto the surface of the contact area and on the surface of the rear ohmic contact was carried out. The electrochemical deposition of a lower layer of silver with a thickness of 5 μm, an intermediate layer of gold with a thickness of 0.2 μm, and an upper layer of silver with a thickness of 0.4 μm was carried out on the surface of tires of frontal ohmic contact.
Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 3 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.Then, a mesa structure was formed outside the contact area and the photosensitive region at a distance of 3 μm from the contact area by liquid chemical etching.
Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе FeCl3 в течение 5 секунд при температуре 18°С.Then, the upper layer of silver of the tires of the front ohmic contact was blackened by treating the photodetector in a solution based on FeCl 3 for 5 seconds at a temperature of 18 ° C.
Пример 4.Example 4
Были получены фотодетекторы способом, приведенным в примере 1 со следующими отличительными признаками. Изготовление фронтального и тыльного омических контактов проведено в несколько стадий: выполнено напыление тонкого слоя контактных материалов AgMn/Ni/Au для контакта р-типа и Au(Ge)/Ni/Au для контакта n-типа толщиной 0,35 мкм. Проведено вжигание при температуре 360°С в течение 60 с. Осуществлено электрохимическое осаждение толстого слоя контактных материалов, состоящего из слоев Ag/Ni/Au толщиной 5 мкм, на поверхность контактной площадки и на поверхность тыльного омического контакта. Проведено электрохимическое осаждение нижнего слоя из серебра толщиной 4 мкм, промежуточного слоя из золота толщиной 0,2 мкм и верхнего слоя из серебра толщиной 0,3 мкм на поверхность шин фронтального омического контакта.Photodetectors were obtained by the method described in example 1 with the following distinctive features. The front and rear ohmic contacts were fabricated in several stages: a thin layer of AgMn / Ni / Au contact materials for the p-type contact and Au (Ge) / Ni / Au for the n-type contact with a thickness of 0.35 μm were sprayed. Annealing was carried out at a temperature of 360 ° C for 60 s. Electrochemical deposition of a thick layer of contact materials, consisting of 5 μm thick Ag / Ni / Au layers, onto the surface of the contact area and on the surface of the rear ohmic contact was carried out. The electrochemical deposition of the lower layer of silver with a thickness of 4 μm, the intermediate layer of gold with a thickness of 0.2 μm and the upper layer of silver with a thickness of 0.3 μm on the surface of the tires of the front ohmic contact was carried out.
Далее осуществлено формирование меза-структуры вне контактной площадки и фоточувствительной области на расстоянии 5 мкм от контактной площадки методом жидкостного химического травления.Then, a mesa structure was formed outside the contact area and the photosensitive area at a distance of 5 μm from the contact area by liquid chemical etching.
Затем проведено чернение верхнего слоя серебра шин фронтального омического контакта путем обработки фотодетектора в растворе на основе FeCl3 в течение 15 секунд при температуре 25°С.Then, the upper silver layer of the tires of the front ohmic contact was blackened by processing the photodetector in a solution based on FeCl 3 for 15 seconds at a temperature of 25 ° C.
Результатом процесса изготовления мощного фотодетектора подводимого по оптоволокну лазерного излучения стало увеличение рабочей мощности фотодетектора до 5 Вт, увеличение степени поглощения падающего излучения и снижение коэффициента отражения излучения.The result of the manufacturing process of a powerful photodetector of laser radiation fed through an optical fiber was an increase in the working power of the photodetector to 5 W, an increase in the degree of absorption of incident radiation and a decrease in the reflection coefficient of radiation.
Изготовленные фотодетекторы имели сниженный до величины менее 1,5% коэффициент отражения падающего излучения от черненной поверхности шин фронтального контакта. С учетом того, что площадь контактных шин в фото детекторах составляет 10% от площади фоточувствительной поверхности фотодетектора, в результате нанесения черни на поверхность контактных шин, итоговый коэффициент отражения лазерного излучения от поверхности фотодетектора уменьшен до величины менее 0,15%. Это позволило существенно (более чем в 10 раз) снизить долю отраженного от контактных шин фотодетектора в оптоволокно лазерного излучения, подводимого к фотодетектору по этому оптоволокну.The fabricated photodetectors had a coefficient of reflection of the incident radiation from the blackened surface of the front contact tires reduced to less than 1.5%. Taking into account the fact that the area of the contact lines in the photo detectors is 10% of the area of the photosensitive surface of the photodetector, as a result of applying black on the surface of the contact lines, the total reflection coefficient of laser radiation from the surface of the photodetector is reduced to less than 0.15%. This made it possible to significantly (more than 10 times) reduce the fraction of laser radiation reflected from the contact buses of the photodetector into the optical fiber supplied to the photodetector via this optical fiber.
При этом коэффициент отражения лазерного излучения от свободной от контактов фоточувствительной поверхности фотодетектора с нанесенным на нее антиотражающим покрытием (Ta2O5/SiO2, TiOx/SiO2) составляет величину менее 0,1% в спектральном интервале 810-860 нм. Таким образом, суммарный коэффициент отражения лазерного излучения от поверхности фотодетектора с черненными контактными шинами составляет менее 0,3%.In this case, the reflection coefficient of laser radiation from the photosensitive surface of the photodetector free of contacts with an antireflection coating (Ta 2 O 5 / SiO 2 , TiO x / SiO 2 ) deposited on it is less than 0.1% in the spectral range of 810-860 nm. Thus, the total reflection coefficient of laser radiation from the surface of the photodetector with blackened contact buses is less than 0.3%.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018104233A RU2680983C1 (en) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | Method of manufacturing a powerful photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018104233A RU2680983C1 (en) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | Method of manufacturing a powerful photodetector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680983C1 true RU2680983C1 (en) | 2019-03-01 |
Family
ID=65632953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018104233A RU2680983C1 (en) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | Method of manufacturing a powerful photodetector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680983C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721161C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-05-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Photoconverter manufacturing method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050258350A1 (en) * | 2002-09-09 | 2005-11-24 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Optoelectronic semiconductor device and method of manufacturing such a device |
| JP2014127704A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Condensing solar battery module and method for manufacturing condensing solar battery module |
| RU2547004C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | FABRICATION OF GaAs-BASED PHOTO INVERTER |
| US20160104805A1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-04-14 | Stmicroelectronics Pte Ltd | Optical semiconductor device including blackened tarnishable bond wires and related methods |
-
2018
- 2018-02-05 RU RU2018104233A patent/RU2680983C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050258350A1 (en) * | 2002-09-09 | 2005-11-24 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Optoelectronic semiconductor device and method of manufacturing such a device |
| JP2014127704A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Condensing solar battery module and method for manufacturing condensing solar battery module |
| RU2547004C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | FABRICATION OF GaAs-BASED PHOTO INVERTER |
| US20160104805A1 (en) * | 2014-10-13 | 2016-04-14 | Stmicroelectronics Pte Ltd | Optical semiconductor device including blackened tarnishable bond wires and related methods |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721161C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-05-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Photoconverter manufacturing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5217539A (en) | III-V solar cells and doping processes | |
| US6458620B1 (en) | Semiconductor device and method for producing the same | |
| US7368762B2 (en) | Heterojunction photodiode | |
| US20030178636A1 (en) | Back illuminated photodiodes | |
| US4126150A (en) | Photovoltaic device having increased absorption efficiency | |
| JPH06350135A (en) | Radiation emitting-diode provided with improved radiation capability | |
| US5780916A (en) | Asymmetric contacted metal-semiconductor-metal photodetectors | |
| US5777390A (en) | Transparent and opaque metal-semiconductor-metal photodetectors | |
| JP2001036101A (en) | Photoconductive switch having improved semiconductor structure | |
| CN113921646B (en) | Single-photon detector, manufacturing method thereof and single-photon detector array | |
| US4794439A (en) | Rear entry photodiode with three contacts | |
| JP2912093B2 (en) | Method for inactivating a light-receiving surface of a substrate of an indium-antimony photodetector and indium-antimony photodetector | |
| US4984032A (en) | Semiconductor photodiode | |
| JP3828982B2 (en) | Semiconductor photo detector | |
| RU2680983C1 (en) | Method of manufacturing a powerful photodetector | |
| JPS5850034B2 (en) | photovoltaic device | |
| US3560812A (en) | High selectively electromagnetic radiation detecting devices | |
| US4034396A (en) | Light sensor having good sensitivity to visible light | |
| JP2797738B2 (en) | Infrared detector | |
| JP2002083993A (en) | Optical semiconductor light receiving element and its manufacturing method | |
| RU2676185C1 (en) | Shf photo detector manufacturing method | |
| JPH07118548B2 (en) | III-V group compound semiconductor PIN photo diode | |
| Malevskaya et al. | Influence of the ohmic contact structure on the performance of GaAs/AlGaAs photovoltaic converters | |
| US20070281494A1 (en) | Transparent Contact And Method For The Production Thereof | |
| JP2844097B2 (en) | Light receiving element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210520 Effective date: 20210520 |