Исследованы причины появления повышенной емкости pin-фотодиодов на основе InGaAs/InP. Показана связь повышенной емкости с диффузией серы из высоколегированной подложки InP в эпитаксиальный слой InGaAs. Такое неожиданное поведение серы объясняется образованием вакансий при диффузии кадмия в слой InGaAs, которые способствуют увеличению коэффициента диффузии серы в InGaAs.
Рассмотрены основные применения матричных InGaAs/InP фотоприемных устройств. Описана технология изготовления матрицы InGaAs/InP фотодиодов. Рассмотрены ключевые операции: плазмохимическое осаждение пленки Si3N4 в качестве просветляющего, защитного и маскирующего покрытия, вскрытие активной области и контактных окон в пленке Si3N4, процесс диффузии, процесс напыления металлических контактов. Указаны основные особенности и параметры технологических режимов.
Целью данной работы является исследование диффузии цинка в фосфид индия и гетероструктуры n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Исследованы профили распределения концентрации носителей заряда в диффузионных структурах. Определен коэффициент диффузии цинка в монокристаллическом и эпитаксиальном InP, в n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Определена зависимость времени диффузии от толщины эпитаксиального слоя и подобрана формула, удобная для практических расчетов. Показано, что данный технологический процесс может быть использован в технологии изготовления pin-фотодиодов на основе структур n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Приведены вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики фотодиодов.
Представлены результаты работы по созданию гетероструктур AlGaN/AlN на подложках сапфира методом МОС-гидридной эпитаксии, пригодных для изготовления матриц ультрафиолетовых p─i─n-фотодиодов солнечно-слепых фотоприемных устройств, и результаты исследований ультрафиолетовых матричных фотоприемников формата 320х256 на их основе. Методом высокоразрешающей микроскопии исследованы дефекты поверхности гетероструктур AlGaN и их влияние на дефектность элементов ультрафиолетовых матричных фотоприемников
Исследованы характеристики матричных фотоприемных устройств формата 320×256 элементов с шагом 30 мкм на основе InGaAs, чувствительных в спектральном диапазоне 0,9─1,7 мкм. Матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) изготавливались по планарной и мезатехнологии. Измерены распределения темнового тока и спектральные характеристики фоточувствительности МФЧЭ при комнатной температуре и температуре охлаждения минус 20 °C. Получены тепловизионные изображения в режиме реального времени
Исследовано воздействие на поверхность p-n-переходов на основе гетероструктур InGaAs/InP, изготовленных по мезатехнологии, плазмы хладона-14. В ходе экспериментов варьировались составы газовой смеси, температура и время плазмохимической обработки. Оценивался уровень темнового тока p-n-перехода, а также состояние приповерхностного слоя p-n-перехода (структурное совершенство, оптические параметры, состав) до и после обработки.
Работа посвящена актуальной проблеме минимизации удельной емкости pin-фотодиодов на основе гетероэпитаксиальной структуры InGaAs/InP, выращенных МОС-гидридной эпитаксией. Проанализированы профили концентрации атомов серы, полученные методом масс-спектроскопии вторичных электронов (ВИМС), и рассчитаны по C-V-характеристикам профили концентрации неосновных носителей заряда в структуре pin-фотодиодов. Исследованы и выявлены причины появления повышенной емкости InGaAs/InP pin-фотодиодов, связанные с аномальной диффузией серы из подложки InP и разработаны меры по их устранению. В результате значительно повышен процент годных по емкости фотодиодов.
Исследованы элементы планарной фоточувствительной матрицы на основе гетероэпитаксиальной структуры InGaAs/InP. Формат матрицы 320х256 пикселей с шагом 30 мкм. Представлено распределение темнового тока по элементам матрицы при двух значениях напряжения смещения. Исследованы вольт-амперные характеристики тестовых элементов различной площади. На основании этих исследований определены составляющие плотности темнового тока, зависящие от объёма и периметра элементов. Для объёмной составляющей плотности темнового тока получено значение 3·10-7 А/см2 при напряжении 5 В. Оценено эффективное время жизни носителей в области пространственного заряда p-n-перехода τэфф =95 мкс.
Авторами показано, что при изготовлении матриц фоточувствительных элементов на гетероструктурах InGaAs/InP по мезапланарной технологии использование травителя HCl: HNO3: CH3COOH: H2O2 = 1:6:1:1 позволило воспроизводимо получать мезаструктуры глубиной 3÷7 мкм с полированной боковой поверхностью и углом наклон мезаструктуры 60°.
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.
Проведено исследование планарной матрицы p–i–n-фотодиодов формата 320256 на гетероэпитаксиальной структуре InGaAs/InP с размерами p–n-переходов 99 мкм при шаге матрицы 30 мкм. Уменьшение размеров p–n-переходов по сравнению с аналогичными матрицами, имеющими размер p–n-переходов 2525 мкм, при несущественном снижении токовой чувствительности элементов матрицы привело к снижению темновых токов элементов на полтора порядка величины и к увеличению обнаружительной способности фотоприёмного устройства с такой матрицей.
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.
- 1
- 2