Способ изготовления фоточувствительного элемента для инфракрасной области спектра

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при создании фотоприемных устройств видимого и инфракрасного излучения. Цель изобретения - повышение обнаружительной способности за счет снижения темнового тока. Фоточувствительный полупроводниковый элемент для инфракрасной области спектра на основе сильнолегированного мелкой примесью полупроводника в ходе его изготовления выдерживают при температуре 320-470 K в среде, содержащей свободные ионы водорода в течение времени 0,5·10 ч до получения на границе среда - полупроводник концентрации водорода ≥3·10¹⁶ см^-3. При этом, если омические контакты наносят после указанной обработки, температура их нанесения не превышает 470 K. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к созданию фотоприемных устройств видимого и инфракрасного излучения. Целью изобретения является повышение обнаружительной способности за счет снижения темнового тока. Пример 1. Кремний, выращенный методом Чохральского марки КДГ-0,5 с исходной концентрацией галлия N_Ga 4 ·10¹⁶ см^-3 выдерживался в темноте в кипящей дистиллированной воде (T 373 K) в течение t 0,5 ч. После выдержки на поверхности кремния образуется слой с подавленной прыжковой проводимостью толщиной L=0,1 мкм с концентрацией электрически активного галлия N_Ga-9·10¹⁵см^-3 (по C-V измерениям на барьере Шоттки). После чего создают омические контакты при температуре ≅ 470^oK. Пример 2. Материал и условия выдержки как в предыдущем примере. После выдержки в течение t 6 ч образуется слой с подавленной прыжковой проводимостью толщиной L 0,3 мкм с концентрацией электрически активного галлия N_Ga≈1,1·10¹⁶ см^-3. Пример 3. Материал и условия как в предыдущих примерах. После выдержки t 10 ч образуется слой с подавленной прыжковой проводимостью толщиной L 0,4 мкм с концентрацией электрически активного галлия N_Ga≈1,1· 10¹⁶ см^-3. Пример 4. Кремний p-типа, выращенный методом Чохральского, марки ЕДГ 0,2 с исходной концентрацией галлия N_Ga≈10¹⁷ см^-3, с омическими контактами выдерживания в плазме водорода, полученного ВЧ-разрядом в течение времени t 0,5 ч при температуре T 470 K. После выдержки на поверхности кремния образуется слой толщиной L 0,25 мкм с концентрацией электрически активного галлия N_Ga≈4,0·0,10¹⁶ см^-3. Пример 5. Кремний p-типа, выращенный методом Чохральского, марки КДБ-7,5 исходной концентрацией бора N₆≈2,5·10¹⁵ см^-3 с омическими контактами выдерживался в плазме водорода, полученного ВЧ-разрядом в течение времени t 1 ч при температуре T 320 K. После выдержки образуется слой толщиной L 2 мкм с концентрацией электрически активного бора N_Б≈1,5·10¹⁵ см^-3. Использовался кремний p-типа, выращенный методом Чохральского, легированный галлием с концентрацией галлия N_Ga 1,7·10¹⁷ см^-3. После обработки в кипящей дистиллированной воде структуры имели следующие величины темнового тока (для сравнения в скобках приведены величины темнового тока для структур, не прошедших такую обработку) при температуре изменения T 20^oK. При подаче на i-слой напряжения 50 mv темновой ток равен 8·10^-11A (9,1·10^-10A), при подаче напряжения 1V ток равен 4·10^-9A (1,6·10^-8A). Видно, что темновой ток уменьшается приблизительно в 5-10 раз, что приводит к увеличению фоточувствительности как величины, равной отношению светового тока к темновому. Способ позволяет значительно понизить ток и увеличить чувствительность фотоэлемента за счет создания на поверхности слоя с подавленной прыжковой проводимостью при относительно низких температурах, тем самым устраняется влияние внешних загрязнений и нежелательные явления в объеме пластины (примесные перестройки, образование термодефектов) сводятся к минимуму.

Формула изобретения

1. Способ изготовления фоточувствительного элемента для инфракрасной области спектра, включающий формирование в подложке на основе сильно легированного мелкой примесью кремния слоя с подавленной прыжковой проводимостью и нанесение омических контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения обнаружительной способности за счет снижения темнового тока, подложку выдерживают при 320 470 К в течение 0,5 10,0 ч в среде, содержащей свободные ионы водорода в количестве, достаточном для создания на границе раздела среда полупроводник концентрации водорода ≥ 3 · 10¹⁶ см^-3. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что омические контакты к фоточувствительному элементу наносят перед обработкой структуры в среде, содержащей свободные ионы водорода. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что омические контакты к фоточувствительному элементу наносят при температуре, не превышающей 470 К, после обработки структуры в среде, содержащей свободные ионы водорода.