Публикации автора

При гибридизации кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) методом перевернутого монтажа используются индиевые микроконтакты, создаваемые на обоих кристаллах. В статье рассмотрена модифицированная топология индиевых микроконтактов, позволяющая повысить надежность гибридизации кристаллов. Проведены первые стыковки индиевых микроконтактов предложенной топологии, представлены фотографии расстыкованных образцов.

Проанализированы особенности построения архитектур лавинных фотодиодов с разделенными областями поглощения (InGaAs) и умножения (InAlAs). Рассмотрены две архитектуры: p+–M–с–i–n+ и p+–i–с–M–n+-типа, реализованные в гетероструктурах (ГЭС) InGaAs/InAlAs/InP. Обязательными для каждой архитектуры являлись три основных слоя: поглощающий (i), зарядовый (c) и умножающий (М). На основе данных ГЭС InGaAs/InAlAs/InP, выращенных методом МОС-гидридной эпитаксии (МОСГЭ), формировались матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ). Исследования вольтамперных характеристик лавинных элементов в матрицах позволило рассчитать коэффициенты умножения фототока, которые в диапазоне обратных напряжений смещения U = 8—14 В изменялись от 1 до 18—25.

В работе обсуждаются причины образования термодоноров (ТД) и термоакцепторов (ТА) в кремнии с низкой концентрацией кислорода, выращенном методом бестигельной зонной плавки. Анализ результатов термообработок в диапазоне температур 400—1150 оС показывает, что основной вклад в образование ТД вносят атомы межузельного железа. Вероятной причиной образования ТА при высокотемпературной термообработке (ВТО) являются атомы железа в положении замещения и преципитаты железa, образующиеся при низкотемпературных отжигах (НТО)(400—600о). Концентрации ТД и ТА после ВТО зависят от вида и плотности структурных дефектов в материале и условий ТО: скорости охлаждения и газовой среды (кислород, аргон).

В результате рассмотрения структуры лавинного фотодиода на основе InGaAs/InP с раздельными областями поглощения и умножения проведена оценка дозы легирующей примеси в зарядовом слое, допустимый диапазон значений которой при заданном коэффициенте умножения определяется толщиной области умножения и напряженностью поля в области поглощения. Показано, что для снижения рабочего напряжения ЛФД необходимо уменьшать толщины слоя умножения и зарядового слоя. При этом ограничением для толщины слоя умножения является допустимая напряженность поля, а для зарядового слоя при оптимальной дозе – точность воспроизведения его толщины.

Методом спада фотопроводимости -PCD в образцах кремниевых пластин n-типа, выращенных методом Чохральского, обнаружены кольцевые неоднородности в распределении времени жизни неосновных носителей заряда, отсутствующие или слабо выраженные в кремнии р-типа. Средняя величина указанных неоднородностей возрастает при проведении термических операций при изготовлении фотодиодов. Обнаруженные кольцевые неоднородности в распределении времени жизни коррелируют с неоднородностями в распределении фото- и темнового тока фотодиодов, изготовленных на исследованных пластинах.

Методом спада фотопроводимости -PCD в образцах кремниевых пластин различного типа исследовалось влияние технологических операций на образование пространственных (кольцевых) неоднородностей в распределении времени жизни неосновных носителей заряда. Показано, что средняя величина неоднородности, небольшая в исходных образцах, возрастает при проведении термических операций, используемых при изготовлении фотодиодов. Неоднородности сильнее выражены в кремнии n-типа. Обнаруженные кольцевые неоднородности в распределении времени жизни коррелируют с неоднородностями в распределении микродефектов. На основе полученных результатов предполагается, что причиной снижения времени жизни в кольцевых неоднородностях являются указанные микродефекты, представляющие собой кислородные преципитаты с петлевыми дислокациями, декорированными быстродиффундирующими примесями.

Методами растровой электронной микроскопии проведены исследования матриц фоточувствительных элементов и мультиплексоров, используемых для изготовления инфракрасных матричных фотоприемных устройств, после нанесения на них индиевых микроконтактов. Контакты формировались двумя различными способами: классическим и экспериментальным (с одним «взрывом»). Исследования позволили выявить различные типы дефектов и причины их возникновения. Проведено сравнение двух способов изготовления микроконтактов с целью определения оптимального для повышения процента выхода годных фотоприемных устройств.

Методом спада фотопроводимости μ-PCD и селективного травления исследовалось влияние диффузии фосфора на образование кольцевых неоднородностей в распределении микродефектов и времени жизни неосновных носителей заряда в кремниевых образцах. С помощью метода селективного травления показано, что диффузия фосфора с высокой концентрацией приводит к процессу роста кислородных преципитатов, приводящему к возрастанию неравномерности в распределении микродефектов и времени жизни неосновных носителей заряда. Причиной, вызывающей ускоренный рост преципитатов в областях диффузии, является генерация вакансий диффузионным слоем.

Исследована зависимость значений () и однородности распределения времени жизни (/) неосновных носителей заряда (ННЗ) в кремнии n-типа от поверхностного сопротивления диффузионного слоя фосфора и показано отсутствие такой зависимости при диффузии бора. Показано, что увеличение концентрации фосфора приводит к увеличению времени жизни  ННЗ и его неоднородности / и сопровождается изменениями в размерах и плотности микродефектов. Гомогенизирующая термическая обработка в кислороде при 1100 оС (tabula rasa) была использована для уменьшения не-равномерность в распределении времени жизни / ННЗ при последующих диффузионных процессах при сохранении достаточно высоких значений τ. Обсуждаются механизмы генерации микродефектов при диффузионных процессах.

Показано, что при высокотемпературной термообработке (1150 оС) кремния, выращенного методом бестигельной зонной плавки с низким содержанием кислорода (Fz-Si) наблюдается значительное различие в профилях распределения термодоноров в зависимости от газовой среды в реакторе. Оценка коэффициентов диффузии из профилей распределения термодоноров дает значительно большие значения коэффициента при обработке в кислороде по сравнению с обработкой в аргоне.
Предложено объяснение данного эффекта различием в точечных дефектах, преобладаюших при термообработке: вакансий при обработке в аргоне и межузельных атомов при обработке в кислороде. Вакансии служат эффективными ловушками для термодоноров, которыми являются межузельные атомы примесей, и снижают их наблюдаемый коэффициент диффузии.

Проведено исследование режимов отжига контактных систем Si-Al и Si-Ti-Al на коэффициент усиления по току биполярных транзисторов n-p-n типа. Показано, что при использовании контактных систем Si-Al требуемые значения коэффициента усиления достигаются при температурах отжига более 400 С, в то время как для системы Si-Ti-Al необходим отжиг при температуре не менее 520 С. Полученные результаты объясняются переходом подслоя Ti в соединения с последующим образованием на поверхности кремния слоя, обогащенного алюминием

Рассмотрено влияние диффузии фосфора из жидкого источника (POCl3) и твердого источника (метафосфат алюминия (МФА)) на образование локальных дефектов в слоях SiO2 и на поверхности кремния. Установлено, что вероятной причиной образования дефектов является локальное проплавление слоя окисла жидким фосфорно-силикатным стеклом с образованием твердой фазы, обогащенной кремнием. Глубина дефекта пропорциональна его диаметру и уменьшается с понижением температуры процесса.