Исследование фотоэлектрических процессов в фотоприемниках на основе диодов Шоттки и приборов с зарядовой связью

• Автор: Уздовский, Владимир Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ФОТОПРИЁМНИКАХ НА ОСНОВЕ ДИОДОВ ШОТТКИ И ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ

1.1. Конструктивные и функциональные особенности фотоприёмников

1.1.1. Сравнение различных типов полупроводниковых фотодетекторов

1.1.2. Фотоприёмники широкого спектрального диапазона

1.1.3. Фотоэмиссионные детекторы на основе барьеров Шоттки

1.1.4. Процессы токопереноса

1.1.5. Приборы с зарядовой

связью как элемент считывания и переноса информации в фотоприемниках

1.1.6. Конструктивные особенности и способы физической

реализации приборов с зарядовой связью

1.2. Задачи исследования

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДОВ ШОТТКИ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДОВ И РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ подложки
2.1. Методика исследования характеристик диодов Шоттки

2.2. Диоды Шоттки
2.3. Основные выводы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ФОТОПРИЁМНИКОВ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ НА ОСНОВЕ ПАРЫ
КРЕМНИЙ Л-ТИПА - ЗОЛОТО
3.1. Исследование зависимости спектральных характеристик фотодиодов с барьером Шоттки
от толщины пленки золота
3.2. Выбор толщины золота в базовой
структуре диода Шоттки
3.3. Некоторые особенности технологии инфракрасных приборов с зарядовой
связью с барьерами Шоттки
3.4. Основные выводы
Глава 4. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В
СПЕКТРОЗОНАЛЬНЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ДВУХКАНАЛЬНЫХ ОБЪЕМНЫХ ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ
4.1. Физическая модель. Анализ процессов фоторелаксации в двухканальной объемной структуре на основе приборов с
зарядовой связью
4.2. Конструкция и электрические
характеристики ОПЗС
4.3. Основные выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Перспективным направлением при разработке фотоэлектрических преобразователей изображения является использование фотоприёмников с барьерами Шоттки и регистрами, считывающими информацию на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС). Исследование в данной области ведутся в лабораториях России, США и Японии [1-4].
Для дистанционного зондирования в коротковолновом диапазоне инфракрасного излучения ведутся разработки детекторов на основе барьеров Шоттки с металлическим электродом из кобальта и никеля
[5,6]. В таких детекторах высота барьера составляет 0,44 эВ и 0,4 эВ, соответственно. Повышенный интерес представляет измерение отражённой энергии в спектральном диапазоне 1 ч- 3 мкм для оценки ресурсов Земли со спутников [7-11]. Разрабатываются фотоприёмники с барьером Шоттки силицид платины - кремний р-типа, которые могут использоваться для детектирования электромагнитного излучения в спектральном диапазоне 3-^5 мкм [12-14]. Наименьшую высоту барьера Шоттки можно получить, используя силицид иридия на кремнии р-типа [15]. При этом возможна регистрация излучения в спектральном диапазоне 8 + 10 мкм. Однако здесь имеются определённые технологические трудности, связанные с воспроизводимостью процесса формирования силицида иридия, так как получить качественную границу раздела сложно, потому что формирование силицида осуществляется посредством диффузии кремния, а не иридия.
В последнее время активно исследуют барьеры Шоттки, в которых в качестве металлического электрода используется золото в сочетании с различными типами полупроводниковых материалов [16-23]. Интерес исследований связан с потребностью создания фотоприёмников с широкой спектральной характеристикой фоточувствительности, охватыизоляторе, полученном в одном и том же процессе, и общее число высокотемпературных операций можно уменьшить, если для межслойной изоляции использовать окисел, образующийся при низкотемпературном окислении поликремния во влажном кислороде.
Структуры с четырьмя электродами на ячейку
Если все электроды примерно одинакового размера лежат на затворном изоляторе примерно одинаковой толщины, то прибор с такой структурой может работать в четырехтактном режиме. В этом режиме используются четыре канала тактового питания; импульсы в каналах смещены по фазе на л/2. В таком случае обычно говорят о четырехтактном приборе.
Слой затворного изолятора, изготовленный из второго слоя, может быть значительно толще, чем под первым слоем электродов. В этом случае под электродами второго слоя возникнут естественные барьеры, и прибор сможет работать всего лишь с двумя каналами тактового питания, если электроды первого и второго слоя сгруппировать таким образом, чтобы получились два независимых набора электродов со встроенной однонаправленностью [112]. Прибор с такой конструкцией будет называться двухфазным.
Для создания структуры с четырьмя электродами в ячейке требуются по два чередующихся набора электродов в обоих слоях металла. Первые четырехфазные приборы имели два слоя перекрывающихся молибденовых электродов, изолированных слоем напыленной двуокиси кремния толщиной 100 нм [47, 113]. Хорошие результаты были получены с термически окисленными поликремневыми электродами в первом слое и алюминиевыми электродами во втором [114-116]. Эта структура интересна тем, что ее изготовление возможно на основе технологических процессов, широко используемых в полупроводниковой промышленности. Для получения