Научный архив: статьи

Исследовано влияние толщины фоточувствительного слоя в МФПУ на основе антимонида индия на одноточечную дефектность и чувствительность до и после утоньшения. На большом объеме матричных фотоприемников (МФП) установлено отсутствие увеличения одноточечной дефектности после утоньшения. Показана возможность изготовления МФП в области диапазона толщин 8÷12 мкм в случае улучшения контроля толщины без уменьшения процента выхода годных. В этом случае должна отсутствовать корреляция между чувствительностями до и после утоньшения, то есть исключено влияние величины объемной диффузионной длины неосновных носителей заряда на квантовый выход МФП после утоньшения, а также должны быть меньше величина разброса чувствительности после утоньшения и меньше взаимосвязь.

Исследовано влияние светового отжига на напряжение пробоя фотодиодов на пластинах InSb, объемную диффузионную длину неосновных носителей заряда и одноточечную дефектность матричных фотоприемников (МФП) на основе InSb, изготовленных из различных слитков. Обнаружено, что объемная диффузионная длина неосновных носителей заряда в среднем меньше для светового отжига по сравнению со стандартным отжигом в печи для всех исследованных слитков InSb. Установлено отсутствие ухудшения величины напряжения пробоя на пластинах InSb, прошедших световой отжиг, по сравнению с отжигом в печи. Тот факт, что разброс одноточечной дефектности МФП оказался больше разницы средних значений дефектности при различных методах отжига свидетельствует о том, что дефектность фотодиодов не связана с методом отжига.

С целью получения и сравнения основных фотоэлектрических характеристик МФПУ в пределах одной крупноформатной матрицы, разработаны топологии тестовых матричных структур на основе InSb с квадратной и круглой формами фоточувствительной области, шагом элементов 10, 12, 15 и 20 мкм, предназначенных для гибридизации с БИС считывания формата 12801024 и шагом 12 мкм. Представлена структура комплекта фотошаблонов с матричными тестовыми элементами для реализации клиновидного утоньшения с целью получения сверхтонких структур с контролируемой толщиной для повышения прочности и минимизации взаимосвязи. Проанализированы возможности реализации предложенных тестовых структур.

Исследованы малоформатные матричные фотоприемники спектрального диапазона 3÷5 мкм на основе матриц фотодиодов из антимонида индия с минимальной дефект-ностью и однородной чувствительностью. Показано, что отбор пластин из слитков InSb для изготовления МФЧЭ в соответствии с анализом статистических данных и применение группового утоньшения и отмывки позволили получить 22 % бездефект-ных от общего числа матричных фотоприемников (МФП) при бездефектной цен-тральной области. Установлено, что обработка ионами аргона смотрящей стороны фотодиодной матрицы существенно улучшает однородность распределения чувствительности по площади МФП.

Предложены тестовые матричные структуры с изменяемой площадью p–n-переходов и топологией, идентичной топологии рабочих фотодиодных матриц формата 640512 с шагом 15 мкм, сформированные методами фотолитографии групп объединенных элементов на периферии рабочих пластин. Проанализированы возможности тестовых матричных структур для определения качества пассивации в МФПУ на основе InSb посредством измерения зависимостей темнового тока от отношения периметра к площади фотодиодов. Показано, что предложенные тестовые структуры позволяют определить источники темнового тока и существенно ускорить разработку новых пассивирующих покрытий в широкоформатных матричных фотоприемниках с малым шагом.

Исследовано распределение чувствительности по площади пикселя матричного фотоприемника на основе антимонида индия с помощью неразрушающего метода сканирующей маски на основе открытой зондовой установки ускоренного тестирования.

Оптимизирована толщина матричных фотоприемных устройств средневолнового диапазона формата 640512 элементов с шагом 15 мкм на основе антимонида индия. Измерены интегральные распределения толщины и разброса толщины по площади матричного фоточувствительного элемента. Определена оптимальная толщина из сравнения зависимостей интегральных распределений толщины объемной структуры утоньшенного антимонида индия с оценкой видимости миры в МФПУ.

Рассмотрены способы повышения механической прочности и воспроизводимости в конструкции двухспектральных утоньшенных матричных фотоприемников из InSb посредством напыления многослойных интерференционных покрытий на основе слоёв кремния и двуокиси кремния. Представлены результаты моделирования распределения механических напряжений и подавления погрешностей оптической толщины антиотражающих покрытий с различным количеством слоев. Получены экспериментальные образцы двухспектральных матричных фотоприемников, подтверждающие результаты моделирования.

Рассмотрены два возможных способа получения ФПУ на основе фотодиодных матриц из антимонида индия с улучшенной однородностью: использование структур, выращенных методом МЛЭ, и применение ионной обработки при изготовлении ФЧЭ из объемного материала. Представлены результаты исследований чувствительности в фотодиодных матрицах из InSb при воздействии оптического излучения ИК, видимого и УФ-диапазонов. Установлено, что метод ионной обработки стороны засветки МФЧЭ перед просветлением позволяет существенным образом подавить рекомбинацию фотоносителей на поверхности, а также улучшить адгезию наносимого антиотражающего покрытия (АОП). В результате ионной обработки уменьшается разброс чувствительности (токовой или вольтовой) по площади МФЧЭ в несколько раз.