Способ изготовления фоточувствительного элемента для инфракрасной области спектра

 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к созданию фотоприемных устройств видимого и инфракрасного излучения. Цель изобретения - увеличение обнаружительной способности за счет уменьшения шумов.

Кремниевый фоточувствительный элемент на основе полупроводника, легированного донорной примесью с мелкими уровнями и нанесенными омическими контактами, обрабатывают в среде, содержащей свободные ионы водорода при температуре Т=320-600 К в течение времени, достаточном для проникновения ионов водорода на весь объем полупроводника, при этом на границе раздела кремний - среда концентрации ионов водорода будет ≥4·10¹⁵ см^-2. При обработке в водородсодержащей среде, при которой происходит нейтрализация компенсирующих акцепторных примесей, в частности бора, удается очистить кристалл. Тем самым понижается степень компенсации и повышается время жизни, что приводит к увеличению обнаружительной способности. Изобретение относится к электронной технике, а именно к созданию фотоприемных устройств видимого и инфракрасного излучения. Целью изобретения является увеличение обнаружительной способности за счет уменьшения шумов. Пример 1. Кремний, выраженный методом Чохральского марки КЭФ 0,5 с концентрацией фосфора N_ф= 3· 10^-16 см^-3 выдерживался в темноте в кипящей дистиллированной воде Т 373 К. После выдержки в течение времени t 0,5 ч концентрация электрически активного фосфора по всей глубине рабочего 18-91 объема N_ф=3 ·10¹⁶ см^-3 (по C-V-измерениям на барьерах Шоттки). Пример 2. Материал и обработка как в предыдущем примере. После выдержки t 6 ч концентрация электрически активного фосфора по всей глубине рабочего объема N_ф 3·10¹⁶ см². Пример 3. Кремний, выращенный методом Чохральского марки КДБ-10 с исходной концентрацией бора N_б 2,5 ·10¹⁵ см^-3, выдерживался в темноте в дистиллированной воде Т 373 К. После выдержки t 0,5 ч в рабочем объеме толщиной L 1,4 мкм концентрация электрически активного бора снизилась до N_б= 10¹⁵ см^-3. Пример 4. Материал и обработка как в предыдущем примере. После выдержки в течение t 6 ч в рабочем объеме толщиной L 2,2 мкм концентрация электрически активного бора N_б=6·10¹⁴ см^-3. Пример 5. Кремний, выращенный методом Чохральского марки КДГ-4,5 с исходной концентрацией галлия N_Ga 1,4·10¹⁵ см^-3, выдерживался в кипящей дистиллированной воде Т 273 К в темноте в течение t 6 ч. После выдержки в рабочем объеме толщиной t 2,5 мкм концентрация электрически активного галлия снизилась до N_Ga=1,0·10¹⁵ см^-3. Проникающие атомы водорода, взаимодействуют с атомами, создающими акцепторные уровни, нейтрализуют их и тем самым понижают степень компенсации и соответственно увеличивают обнаружительную способность фотоэлемента. Реализация способа на практике достаточно проста и не требует применения специальных технологий и сложного технологического оборудования. Способ позволяет значительно понизить степень компенсации и увеличить время жизни носителей тока генерированных излучением при относительно низких температурах, в результате этого такие нежелательные процессы как примесные перестройки, генерация термодефектов сводятся к минимуму. Следует также отметить, что применение данного способа позволяет понизить степень компенсации в случае, когда компенсирующей акцепторной примесью является бор, очистить от которого кремний традиционными способами невозможно.

Формула изобретения

Способ изготовления фоточувствительного элемента для инфракрасной области спектра, включающий легирование кремния донорной примесью с мелкими уровнями и создание омических контактов, отличающийся тем, что, с целью увеличения обнаружительной способности элемента за счет уменьшения шумов, после создания омических контактов проводят обработку в среде, содержащей свободные ионы водорода, до создания на границе раздела среда кремний концентрации водорода N_H ≥ 4 · 10¹⁵ см^-2 при 320 600 К в течение времени, необходимого для проникновения ионов водорода на всю толщину рабочего объема элемента.