Способ изготовления кремниевого фотодиода



Способ изготовления кремниевого фотодиода
Способ изготовления кремниевого фотодиода
H01L31/1804 - Полупроводниковые приборы, чувствительные к инфракрасному излучению, свету, электромагнитному, коротковолновому или корпускулярному излучению, предназначенные либо для преобразования энергии такого излучения в электрическую энергию, либо для управления электрической энергией с помощью такого излучения; способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы приборов (H01L 51/00 имеет преимущество; приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее, кроме приборов, содержащих чувствительные к излучению компоненты, в комбинации с одним или несколькими электрическими источниками света H01L 27/00; кровельные покрытия с приспособлениями для размещения и использования устройств для накопления или концентрирования энергии E04D 13/18; получение тепловой энергии с

Владельцы патента RU 2689972:

Акционерное общество "НПО "Орион" (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,3-1,06 мкм, которые могут быть использованы в электронно-оптической аппаратуре. Одним из основных параметров таких ФД является величина темнового тока при рабочем напряжении, определяющая уровень шума ФД и, следовательно, его пороговую чувствительность. Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня темнового тока (не менее чем на порядок) и увеличение процента выхода годных приборов. Решение задачи обеспечивается тем, что для дополнительного снижения концентрации генерационно-рекомбинационных центров (ГРЦ) в областях пространственного заряда (ОПЗ) геттерирующие области (сильнолегированный n+-слой фосфора) формируются вблизи р-n-перехода на той же стороне пластины, что значительно увеличивает градиент концентрации ГРЦ и, следовательно, диффузионный поток удаляемых ГРЦ от ОПЗ к геттеру. Благодаря этому снижается концентрация генерационных центров в ОПЗ, что приводит к снижению темнового тока ФД. 2 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к технологии изготовления кремниевых фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,3-1,06 мкм. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре.

Одним из основных параметров таких ФД является величина темнового тока при рабочем напряжении, определяющая уровень шума ФД, и, следовательно, его пороговую чувствительность.

Известно авторское свидетельство №680538 с приоритетом от 19.02.1976 г.: Климанов Е.А., Кулыманов А.В., Лисейкин В.П. «Способ изготовления p-i-n фотодиода», в котором описан способ изготовления ФД, где для снижения темновых токов используется геттерирование электрически активных дефектов с помощью диффузионного n+-слоя, создаваемого на пассивных поверхностях пластины.

Известен патент США US 4127932 с приоритетом от 06.08.1976 г.: A.R. Hartman, Н. Melhior, D.P. Schinke, R.G.Smith, «Method of fabricating silicon photodiodes», в котором для снижения темновых токов также используется геттерирование диффузионным слоем дефектов в объеме образцов.

Известен патент RU 2654992 С1 с приоритетом от 04.08.2017 г.: Демидов С.С., Климанов Е.А. «Способ изготовления кремниевого фотодиода», описанный в котором способ изготовления принят в качестве ближайшего аналога. В подложке из монокристаллического кремния n-типа проводимости с помощью диффузии бора через пленку двуокиси кремния (SiO2) формируются фоточувствительные площадки р+-типа проводимости. На другой стороне подложки диффузией фосфора формируется слой n+-типа проводимости. Затем для снижения темновых токов проводится отжиг при температуре 650°С в атмосфере азота в течение 4 часов. Создание омических контактов к фоточувствительной р+-области и контактному слою n+-типа проводимости осуществляется путем нанесения пленки алюминия.

Недостатком указанных методов изготовления ФД является недостаточно полное удаление генерационно-рекомбинационных центров (ГРЦ) из области пространственного заряда (ОПЗ) р-n перехода, так как диффузионный слой, являющийся геттером, формируется на тыльной поверхности образца на большом расстоянии от ОПЗ. Поскольку лимитирующей стадией процесса геттерирования является диффузия ГРЦ к геттеру, большое расстояние между ОПЗ и геттером снижает градиент концентрации ГРЦ и, следовательно, эффективность геттерирования.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня темнового тока (не менее, чем на порядок) и увеличение процента- выхода годных приборов.

Решение задачи обеспечивается тем, что для дополнительного снижения концентрации ГРЦ в ОПЗ геттерирующие области (сильнолегированный n+-слой фосфора) формируются вблизи р-n перехода на той же стороне пластины, что значительно увеличивает градиент концентрации ГРЦ и, следовательно, диффузионный поток удаляемых ГРЦ от ОПЗ к геттеру. Благодаря этому снижается концентрация генерационных центров в ОПЗ, что приводит к снижению темнового тока ФД.

Технический результат достигается тем, что области геттера располагаются кроме тыльной поверхности образца, также вокруг р-n перехода в случае одноэлементных ФД или в виде змейки в случае линейки ФД.

Последовательность технологических операций следующая:

- термическое окисление;

- диффузия бора для создания областей р+-типа проводимости (фоточувствительных площадок) через окна в пленке двуокиси кремния (SiO2);

- осаждение SiO2 на фоточувствительные площадки осаждением из газовой фазы;

- диффузия фосфора в области геттера на стороне р-n перехода через окна в пленке SiO2 и в тыльную поверхность пластины для геттерирования загрязняющих примесей;

- создание контактной системы.

Сущность изобретения поясняется схемами, на которых представлены последовательности термодиффузионных процессов, используемых при изготовлении аналога (фиг. 1) и в предлагаемом изобретении (фиг. 2).

Способ изготовления кремниевого фотодиода, включающий операции термического окисления, диффузии бора для формирования областей р+-типа проводимости, осаждения двуокиси кремния для защиты областей р+-типа, диффузии фосфора для геттерирования загрязняющих примесей, создания двухслойных омических контактов к фоточувствительной области и области базы нанесением пленки золота с подслоем титана, или хрома, или алюминия с подслоем титана, отличающийся тем, что для снижения темновых токов фотодиодов области геттера формируются как на обратной стороне пластины, так и со стороны р-n-переходов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается фотоприемного устройства с затвором. Фотоприемное устройство включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается фотоприемного устройства. Фотоприемное устройство включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается приемника оптических импульсов. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается приемника оптических сигналов. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к солнечной энергетике. Изобретение представляет собой гелиоэнергетическую систему, включающую не менее чем один стационарно установленный модуль параболического солнечного коллектора с опорными элементами либо солнечными батареями на плоских держателях, средствами поворота, солнечными отражателями на дугообразных держателях каркаса и преобразователем солнечного излучения, причем солнечные отражатели либо солнечные батареи на плоских держателях выполнены гибкими в виде продольно расположенных относительно держателей каркаса и параллельно друг другу лент, при этом каркас снабжен приспособлениями для натяжения лент.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается приемника лазерного излучения. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Изобретение относится к области приема оптического излучения и касается оптического приемника. Приемник включает в себя фоточувствительный элемент, схему обработки сигнала и оптический затвор, установленный перед фоточувствительным элементом.

Настоящее изобретение относится к клею для ламинированных листов, подложке для солнечной батареи и к модулю солнечной батареи. Указанный клей содержит уретановую смолу, получаемую смешиванием акрилового полиола с алифатическим изоцианатным соединением, а также имеет химическую структуру, полученную из диенового полимера.

Изобретение относится к области концентраторных солнечных фотоэлектрических преобразователей, применяемых на наземных гелиоэнергетических установках. Согласно изобретению в известном фотоэлектрическом модуле, содержащем корпус с боковыми стенками, прозрачную фронтальную стенку с линзой Френеля, расположенной на внутренней его стороне, фотоэлектрические преобразователи с различной шириной запрещенной зоны, оптический фильтр, расположенный в зоне действия линзы Френеля, при этом фотоэлектрические преобразователи с различной шириной запрещенной зоны расположены на уровне оптического фильтра, выполненного в виде призмы, расположенной между линзой Френеля и светоотражающими фокусирующими зеркалами, установленными на тыльной стороне фотоэлектрического модуля, направленными на соответствующие фотоэлектрические преобразователи с определенной шириной запрещенной зоны, при этом рабочие поверхности призмы обращены к линзе Френеля и фокусирующим зеркалам с возможностью поворота призмы относительно оптической оси линзы Френеля.

Cолнечная батарея с объемной конструкцией выполнена в виде перевернутой, усеченной, многогранной пирамиды, причем на внутренних поверхностях боковых сторон и основания усеченной пирамиды расположены фотоэлектрические преобразователи, причем на ребрах пирамиды установлены зеркальные элементы, отражающие свет внутрь пирамиды, на поверхность противолежащих фотоэлектрических преобразователей.

Изобретение относится к электронной технике, а именно, касается технологии изготовления гибридных микросхем, и может быть использовано в производстве гибридных фотоэлектрических сборок путем микросварки.

Способ изготовления омических контактов фотоэлектрического преобразователя включает напыление на гетероструктуру A3B5 основы фронтального омического контакта через первую фоторезистивную маску с рисунком фронтального омического контакта и основы тыльного омического контакта, термообработку полученной структуры, формирование фронтального омического контакта через вторую фоторезистивную маску и тыльного омического контакта путем электрохимического осаждения золота в импульсном режиме при частоте импульсного сигнала 30-200 Гц, коэффициенте заполнения 0,2-0,5 сначала при плотности тока 0,002-0,005 мА/мм2 1-2 минуты, а затем при плотности тока 0,02-0,05 мА/мм2 до заданной толщины.

Изобретение относится к солнечной энергетике. Способ изготовления фотоэлектрического преобразователя включает последовательное формирование фоточувствительной полупроводниковой гетероструктуры А3В5 с пассивирующим слоем и контактным слоем GaAs, удаление контактного слоя над фотоприемными участками полупроводниковой гетероструктуры химическим травлением через первую фоторезистивную маску, обработку открытых поверхностей пассивирующего слоя ионно-лучевым травлением, осаждение антиотражающего покрытия, удаление первой фоторезистивной маски и лежащих на ней участков диэлектрического антиотражающего покрытия, формирование тыльного омического контакта и формирование фронтального омического контакта по меньшей мере через одну вторую фоторезистивную маску, содержащую подслой из антиотражающего покрытия.

Группа изобретений относится к технологии устройств твердотельной электроники и может быть использована при разработке фотоприемников видимого и ближнего ИК-диапазона.

Группа изобретений относится к технологии устройств твердотельной электроники и может быть использована при разработке фотоприемников видимого и ближнего ИК-диапазона.

Изобретение может быть использовано в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую. Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на утоняемой подложке включает создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры фоторезистивной маски с окнами под лицевые контакты фотопреобразователя со встроенным диодом, вытравливание диодной площадки, напыление слоев металлизации на основе серебра, удаление фоторезиста, создание фоторезистивной маски с окнами под меза-изоляцию фотопреобразователя и встроенного диода, вытравливание мезы с одновременным удалением эпитаксиальных наростов на тыльной стороне германиевой подложки, удаление фоторезиста, напыление слоев тыльной металлизации на основе серебра, отжиг контактов, вскрытие оптического окна травлением, напыление просветляющего покрытия, дисковую резку эпитаксиальной структуры, выпрямление фотопреобразователя со встроенным диодом посредством охлаждения в парах азота, после напыления слоев лицевой металлизации и удаления фоторезиста создают фоторезистивную маску под меза-изоляцию с дополнительным рисунком в виде островков, расположенных напротив контактных площадок фотопреобразователя со встроенным диодом, кроме того, при вытравливании мезы удаляют слой германиевой подложки в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды, далее, после отжига контактов, выпрямляют посредством охлаждения в парах азота металлизированную подложку, после этого выполняют дисковую резку эпитаксиальной структуры, затем, после вскрытия оптического окна, напыляют просветляющее покрытие, а после выпрямления фотопреобразователя со встроенным диодом выполняют химико-динамическое травление в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды при количественном соотношении компонентов 1÷1,5 масс.
Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано в изделиях оптоэлектроники, работающих в инфракрасной области спектра, лазерной и сенсорной технике.
Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано в изделиях оптоэлектроники, работающих в инфракрасной области спектра, лазерной и сенсорной технике.

Способ изготовления светопроницаемого тонкопленочного солнечного модуля на основе халькопирита включает нанесение слоя металлических электродов на прозрачную предварительно очищенную подложку, формирование на ней слоя металлических электродов в виде массива поочередно расположенных отдельных металлических электродов, очистку прозрачной подложки со слоем металлических электродов от отходов процесса формирования массива металлических электродов, формирование фотоактивного слоя халькопирита CIGS, нанесение буферного слоя, удаление части буферного слоя и нижележащей части фотоактивного слоя над каждым металлическим электродом для обеспечения доступа к слою металлического электрода, нанесение слоя прозрачного электрода, удаление части прозрачного электродного слоя, нижележащей части буферного слоя и нижележащей части фотоактивного слоя над каждым металлическим электродом для обеспечения доступа к слою металлического электрода, образуя последовательное соединение элементов солнечного модуля, при этом формирование фотоактивного слоя осуществляют способом электрохимического осаждения или способом печати прекурсоров фотоактивного слоя халькопирита CIGS с последующей термической обработкой, при этом нанесение прекурсоров осуществляют непосредственно на поверхность каждого металлического электрода, исключая другие участки.

Изобретение относится к солнечной энергетитке, в частности к способам изготовления фотопреобразователей на трехкаскадных эпитаксиальных структурах GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенных на германиевой подложке.

Изобретение относится к технологии изготовления многоэлементных матриц фотоприемников на пластине с тонкими функциональными слоями может использоваться для создания матричных фотоприемников (МФП) различного назначения. В предлагаемом способе изготовления многоэлементных матриц фотоприемников на пластине с тонкими функциональными слоями, отличающимися по химическому составу, и формирующими р-n переход по всей площади пластины на поглощающем слое из однородного полупроводникового материала, обеспечивающего фотоэлектрическое преобразование излучения в заданном диапазоне длин волн, окончание процесса жидкостного травления на достаточную глубину промежутков, создающих границы отдельных элементов (фотодиодов) с однородными параметрами фотодиодов на пластине, определяется по установленной величине фототока отдельных тестовых фотодиодов, расположенных в центре и на краях пластины и освещаемых установленным потоком излучения, соответствующего спектральному диапазону чувствительности поглощающего слоя из однородного полупроводникового материала. Задачей изобретения является: разработка способа прецизионного жидкостного травления слоев гетероэпитаксиальной структуры разного химического состава, например, In0,53Ga0,47As-Al0,48In0,52As, на неопределенную глубину, обеспечивающего разделение фоточувствительной структуры большой площади на отдельные с однородными параметрами фотодиоды, составляющие массив элементов выбранного формата матриц, умещающихся на пластине. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых фотодиодов, чувствительных к излучению с длинами волн 0,3-1,06 мкм, которые могут быть использованы в электронно-оптической аппаратуре. Одним из основных параметров таких ФД является величина темнового тока при рабочем напряжении, определяющая уровень шума ФД и, следовательно, его пороговую чувствительность. Задачей предлагаемого изобретения является снижение уровня темнового тока и увеличение процента выхода годных приборов. Решение задачи обеспечивается тем, что для дополнительного снижения концентрации генерационно-рекомбинационных центров в областях пространственного заряда геттерирующие области формируются вблизи р-n-перехода на той же стороне пластины, что значительно увеличивает градиент концентрации ГРЦ и, следовательно, диффузионный поток удаляемых ГРЦ от ОПЗ к геттеру. Благодаря этому снижается концентрация генерационных центров в ОПЗ, что приводит к снижению темнового тока ФД. 2 ил.

Наверх