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 1,71016 см-3, область поглощения n-InGaAs толщиной 2,35 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3. Типичные параметры структуры типа 2: лавинная область n-InP толщиной 3,6 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3 зарядная область n+-InP толщиной 0,3 мкм и уровнем легирования 8,51016 см-3, область поглощения n-InGaAs толщиной 2,1 мкм и уровнем легирования не более 11015 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.
Проведен выбор состава травителя для прецизионного удаления тонкого высоколегированного геттерирующего слоя кремния. Наиболее контролируемый процесс удаления обеспечивает травитель состава HNO3: HF: CH3COOH = 40:1:1. Он позволяет при полном стравливании геттерирующего слоя сохранить требуемую толщину контактного слоя, предотвращающего выход области объемного заряда рп-перехода на тыльную поверхность базы фоточувствительного элемента, обеспечивая тем самым снижение величины темновых токов и увеличение процента выхода годных изделий.
В статье представлены результаты исследования влияния глубины химического травления на ВАХ элементов в матрицах ФЧЭ коротковолнового ИК-диапазона формата 320256 с шагом 30 мкм, изготовленных на основе гетероэпитаксиальных структур с поглощающим слоем InGaAs. Матрицы ФЧЭ изготовлены по мезапланарной технологии на nB(Al0,48In0,52As)pcтруктурах на подложках InP. На основе проведенных исследований оптимизирован процесс травления мезы на промежуточной операции маршрута изготовления МФЧЭ, что позволяет определить глубину травления, требуемую для получения низких темновых токов и оптимальной ампер-ваттной чувствительности. Изготовлены высокоэффективные матрицы фотодиодов форматов 320256 с шагом 30 мкм и 640512 с шагом 15 мкм с дефектностью, не превышающей 0,5 %.
Экспериментально обнаружена трансформация кольцевой зоны на основе алюминия в
квадратную при термомиграции в кремнии в направлении <100>. Квадратная зона при
ТМ в пластине кремния проявляет синхронное сближение сторон квадрата и форми-
рует замкнутый эпитаксиальный канал пирамидальной формы. Такая трансформа-
ция объясняется асимметрией фронта растворения жидкой зоны относительно гра-
диента температуры. Асимметрия обусловлена огранкой внешнего контура и
подавлением огранки на внутреннем контуре растворения криволинейной зоны. Изгиб
линейной зоны приводит к отрицательной кривизне внутреннего контура растворе-
ния, на котором всегда присутствуют атомные ступени, препятствующие развитию
сингулярной плоскости огранки. Оценка отклонения ограненных участков криволи-
нейной зоны от градиента температуры сделана на основе силовой модели, учитыва-
ющей векторный характер сил сопротивления движению на фронте растворения зон