Научный архив: статьи

Исследование направлено на минимизацию удельного сопротивления омического контакта AuGe на поверхности GaP для использования в технологии фотодиодов Шоттки. Методом длинной линии (TLM) определялось удельное сопротивление контакта AuGe в зависимости от температуры отжига. Минимальное c = 4,0110-3 Омсм2 было получено быстрым термическим отжигом. Исследования вольтамперных характеристик фотодиодов Шоттки подтвердили возможность использования этого контактного покрытия в технологии производства фотодиодов.

В статье предложен обзор литературных данных в области создания лавинных фотодиодов на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs/InP. Рассмотрены типы эпитаксиальных структур, причем уделено особое внимание описанию изготовления планарных лавинных фотодиодов. На основе анализа литературных данных определены основные задачи, решение которых обеспечит разработку отечественных методов изготовления коммерческих лавинных фотодиодов в диапазоне длин волн 0,9—1,7 мкм.

Авторами исследовалась имплантация ионов бериллия в InP с последующим отжигом с целью ее использования для формирования охранного кольца в планарном лавинном фотодиоде (ЛФД) на основе структур n-InP/n-InGaAs/n+-InP. Проведен качественный анализ изменения профилей легирования в зависимости от температуры и времени отжига. Рассмотрены процессы, происходящие в InP при его легировании бериллием с последующим отжигом имплантированных слоев.

Предложена топология фотодиода, обеспечивающая малые времена восстановления чувствительности. В предложенной топологии фоточувствительная площадка окружена “карманом”, устраняющим медленные диффузионные составляющие в периферийном фотоотклике. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие уменьшение времени восстановления чувствительности.

В статье исследуется повышенная взаимосвязь между элементами фоточувствительной матрицы. Установлена причина этого явления: смыкание элементов матрицы из-за боковой диффузии. Выбраны оптимальные величины параметров, а именно, глубина диффузии примеси менее 2,5 мкм и расстояние между p+-областями соседних элементов матрицы 1 мкм, что обеспечило минимальный уровень взаимосвязи без потерь в обнаружительной способности.

Исследована спектральная характеристика фотоприемного устройства (ФПУ) на основе ультрафиолетового фотодиода Шоттки из GaP. Показаны два механизма формирования спектральной характеристики: в области 0,28—0,54 мкм — собственное поглощение, в области более 0,54 мкм — поглощение на барьере Шоттки. В первой области спектральной чувствительности ФПУ может работать как пороговый фотоприемник. Во второй области спектральной чувствительности ФПУ способно работать как обнаружитель мощных оптических сигналов.

Авторами исследовалась возможность подавления раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе гетероэпитаксиальных структур InP/InGaAs. Для этого использовалась структура с заглубленной центральной частью и мелкой периферией, созданная путем жидкостного химического травления с последующей одностадийной диффузией цинка. Определены скорость травления эпитаксиального InP в различных травителях. Подобран состав травителя и оптимальные режимы его использования. В результате использования жидкостного химического травления верхнего эпитаксиального слоя InP в смеси кислот HCl: HNO3: H3PO4 и одностадийной диффузии Zn была получена конфигурация p–n-перехода с заглубленной на 0,5 мкм центральной областью и мелкой периферией (охранным кольцом) на глубине 1,3 мкм. Таким образом, в результате исследования была показана возможность использования описанного метода для предотвращения раннего краевого пробоя в лавинном фотодиоде на основе гетероструктуры InP/InGaAs, особенно для производства коммерческих ЛФД.

Для предотвращения раннего краевого пробоя в планарных лавинных фотодиодах на основе InGaAs/InP часто используют структуру p–n-перехода с заглубленной центральной областью и мелкой периферией. В статье говорится о p–n-переходе с разными глубинами залегания, полученного одностадийной диффузией. Такой переход получается при прохождении примеси через плёнку SiO2 определённой толщины. Приведены результаты экспериментов, проведённых на образцах с плёнками SiO2, выращенных разными методами. Результаты исследований показали, что образцы с плёнкой SiO2, выращенной пиролитическим методом при T = 250 К, имеют лучше характеристики по сравнению с остальными. Уменьшая температуру пиролитического осаждения SiO2, можно улучшить C-V характеристики.

В настоящей работе приведены экспериментальные исследования влияния режимов МОСгидридной эпитаксии на структурные и электрофизические свойства гетероструктур InGaAs/InP. Выбранные режимы использовались для выращивания приборных структур, на которых изготовлены планарные лавинные фотодиоды. По результатам измерения их фотоэлектрических характеристик был сделан вывод о возможности использования разработанных структур для изготовления планарных лавинных фотодиодов.

Рассмотрена возможность создания диода с барьером Шоттки на GaP с низкой высотой барьера для реализации возможности работы в качестве обнаружителя мощных оптических сигналов в среднем ИК-диапазоне. Были проведены исследования влияния увеличения концентрации носителей заряда в области контакта на высоту барьера. В структуру GaP n- и pтипа проводимости были имплантированы различные ионы при разных дозах и энергиях с последующим отжигом в течении 60 минут при температуре 700 оС в азотной среде. Были исследованы CV-характеристики образцов, по результатам которых были определены высоты барьеров. Полученные результаты подтвердили теоретические расчёты. В работе показано, что необходимое снижение высоты барьера «металл–полупроводник» для сдвига спектральной чувствительности GaP в инфракрасную область, может быть получено путем подлегирования контактной области эпитаксиального слоя n-типа проводимости ионами Si с энергией 100 кэВ и дозой (флюенсом) 41014 см-2 с последующим отжигом имплантированного слоя в течении 60 минут в атмосфере N2 при температуре 700 °С. В качестве барьерного металла может быть использована золотая плёнка, напылённая в вакууме. Результаты исследования показали, что увеличения концентрации носителей заряда в области контакта до значений около 1019 см-3 даёт возможность снижения высоты барьера Au-n-GaP до 0,2 эВ.

В данной статье говорится о допустимых отклонениях глубины диффузии, выборе оптимального типа эпитаксиальных структур для изготовления лавинных InGaAs/InP-фотодиодов. При изготовлении ЛФД особое внимание уделяется созданию определённой конфигурации электрического поля в структуре. Конфигурация электрического поля в структуре зависит от исходных параметров структуры и от процессов диффузии. Отклонения от параметров приводят к неработоспособности ЛФД. Было представлено два типа структуры: тип 1 – с равномерным легированием лавинной области (треугольное поле) и тип 2 – с пиковым легированием лавинной области (прямоугольное поле). Указанные эпитаксиальные структуры выращивались методом МОС-гидридной эпитаксии. Типичные параметры структуры типа 1: лавинная область n-InP толщиной 3,9 мкм и уровнем легирования 1,71016 см-3, область поглощения n-InGaAs толщиной 2,35 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3. Типичные параметры структуры типа 2: лавинная область n-InP толщиной 3,6 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3 зарядная область n+-InP толщиной 0,3 мкм и уровнем легирования 8,51016 см-3, область поглощения n-InGaAs толщиной 2,1 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3. В обеих структурах p–n-переход создавался в лавинной области n-InP методом диффузии цинка. Для каждой структуры при различных глубин p–n-перехода, создаваемого диффузией, рассчитывалось напряжение, при котором обеспечивался коэффициент умножения равный 10. Структура типа 1 работоспособна в диапазоне глубин p–n-перехода х0 = (1,77– 2,18) мкм при рабочих напряжениях (56–75) В. Допустимый разброс х0 = 0,41 мкм ( 10 %). Структура типа 2 работоспособна в диапазоне глубин p–n-перехода х0 = (2,50–3,40) мкм при рабочих напряжениях (49–61) В. Допустимый разброс х0 = 0,90 мкм ( 15 %). При изготовлении InGaAs/InP ЛФД структура с пиковым легированием в лавинной области (тип 2) обладает большей технологической устойчивостью по сравнению со структурой с равномерным легированием лавинной области (тип 1). Допустимые отклонения по глубинам p–n-перехода составляют ( 15 %) для структуры типа 2, и ( 10 %) для структуры типа 1.

В данной статье приводятся методики расчета разностной дозы примеси Qа и ее контроля при планарной технологии изготовления лавинных фотодиодов (ЛФД) на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs/InP. Разработанные методики контроля разностной дозы в лавинных InGaAs/InP структурах использовались на различных этапах изготовления ЛФД. Показана необходимость более жесткого контроля доз концентрации производителем эпитаксиальных структур, согласования методик их измерения, коррекции диффузионных процессов под конкретные дозы примесей.