Усовершенствование и унификация базовой имплантационной технологии фотодиодов из антимонида индия

• Автор: Максимов, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Фотодиоды из 1пБЬ - особенности, параметры, технология производства
1.1. Принцип работы фотодиода
1.2. Теория вольт-амперной характеристики р-п-перехода
Теория идеального р-п-перехода
Теория Шокли-Нойса-Саа
1.3. Влияние поверхности
1.4. Шумы ФД
1.5. Основные параметры и их зависимость от конструктивно-технологических особенностей ФД
Токовая чувствительность
Пороговая чувствительность
Спектральная характеристика
1.6. Технологии изготовления ФД из 1пБЬ
Сплавная технология
Диффузионная технология
Эпитаксиальная технология
Результаты применения ионной имплантации для создания ФД на ГпБЬ
Особенности процессов дефектообразования, происходящих при имплантации
ионов Ве+в 1пБЬ
Базовая имплантационная технология изготовления ФД из ЬгБЬ
1.7. Постановка задач по усовершенствованию и унификации базовой имплантационной технологии фотодиодов из 1пБЬ
Исследование особенностей превращения дефектной структуры имплантированных слоев и разработка режимов имплантационного легирования с применением постимплантационного импульсного фотонного отжига излучением
галогенных ламп
Изучение особенностей отслоений покрытий на кристаллах приборных структур, разработка модели и предложений по повышению адгезионной прочности пленок на ионно-легированных приборных структурах
Исследование возможности и преимуществ унификации базовой имплантационной технологии для ФД, производимых по технологии-предшественнице
Определение возможности применения эпитаксиальных пленок, выращенных
продольной кристаллизацией на сапфире для изготовления фотодиодов
Глава 2. Методики и установки для проведения экспериментов и измерений
2.1. Методики проведения экспериментов
2.1.1. В части исследования особенностей превращения дефектной структуры имплантированных слоев и разработка режимов имплантационного легирования с применением постимплантационного ИФО излучением галогенных ламп
Исследуемые образцы и методики измерений, использованные для разработки метода экспресс-оценки эффективности отжига и определения
оптимальных режимов ИФО
Установка импульсного фотонного отжига «Оникс-1»
Фотодиодные структуры, исследованные методом наведенного тока
2.1.2. В части изучения особенностей отслоений покрытий на кристаллах приборных структур, разработка модели и предложений по повышению адгезионной прочности пленок на ионно-легированных приборных структурах
2.1.3. В части исследования возможности и преимуществ унификации базовой имплантационной технологии для ФД, производимых по технологии-предшественнице
ФД, изготовленные по радиационно-сплавной технологии
ФД, изготовленные по базовой имплантационной технологии
2.1.4. В части определения возможности применения эпитаксиальных пленок, выращенных продольной кристаллизацией на сапфире для изготовления фотодиодов
2.2. Методики измерений
2.2.1. Измерение эффекта Холла
2.2.2. Измерение термо-э.д.с
2.2.3. Эллипсометрия
2.2.4. Метод наведенного тока
2.2.5. Рентгеновская топография
2.2.6. Вольт-амперные характеристики и спектр плотности мощности шума
2.2.7. Измерение фотоэлектрических параметров фотоприемников

Глава 3. Результаты исследований особенностей превращения дефектной структуры имплантированных слоев и разработки режимов имплантационного легирования с применением постимплантационного импульсного фотонного отжига излучением галогенных ламп
3.1. Разработка экспресс-метода оценки эффективности отжига дефектов, введенных при ионной имплантации в InSb
3.2. Определение оптимальных режимов постимплантационного отжига излучением галогенных ламп
Определение оптимальных температур отжига
Исследование влияния стадийности отжига
Определение оптимальных параметров ИФО
3.3. Исследование фотодиодных структур методом наведенного тока
Анализ изображений, полученных в режиме НТ
Расчет диффузионных длин носителей заряда
3.4. Выводы по главе
Г лава 4. Результаты изучения особенностей отслоений покрытий на кристаллах
приборных структур, разработки модели и предложений по повышению адгезионной прочности пленок на ионно-легированных приборных структурах
4.1. Механизмы образования анодной окисной пленки и ее взаимодействия с пленкой SiOx
4.2. Анализ фотографий картин отслоения пленок SiOx
4.3. Анализ рентгеновских топограмм фотодиодных линеек
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Результаты исследований возможности и преимуществ унификации базовой
имплантационной технологии для ФД, производимых по технологии-предшественнице
5.1. Результаты измерений фотоэлектрических параметров ФД
5.2. Измерение спектров плотности мощности шума
5.3. Выводы по главе
Глава 6. Результаты исследований по определению возможности создания по базовой имплантационной технологии матричного фоточувствительного кристалла на основе
эпитаксиальной пленки, полученной на сапфире методом продольной кристаллизации
6.1. Выводы по главе
Выводы по работе

анодной окисной пленки с А1203. При толщине пленок более 0,1 мкм они предохраняют 1п8Ь от диффузии почти всех легирующих примесей.
Использование диффузионной технологии с целью формирования многоэлементных фотоприемников на 1п8Ъ имеет ряд ограничений. Так, при концентрациях примеси ~1018 см'3 в приповерхностных областях, типичных для диффузионной технологии, резко увеличивается количество дефектов упаковки, образуются дислокационные петли в плоскостях упаковки, и возникают дислокации несоответствия. Дислокации несоответствия расположены вдоль кристаллографических направлений <111>, <101>, <011>, их появление связано с наличием больших внутренних напряжений (>103 дин/см2). Указанные причины приводят к деградации объемных свойств 1п8Ь, и как следствие - к ухудшению параметров фотодиода. К такому же результату приводит использование длительных отжигов, осуществляемых с целью получения более низких поверхностных концентраций примеси и более глубоких р-н-переходов. Как правило, дифференциальные сопротивления р-н-переходов < ЮМОм для размера площадок 50x50 мкм, плотности обратных токов при почти нулевых смещениях (~мкВ) при Т=77К > 10'6А/см2. При этом Э*1тах=4,6*1010-2*10п Вт'1*см*Гц1/2, а при использовании холодных фильтров Е*хтах=2,3*1012 Вт'1*см*Гц1/2 (Ялшу=4-5 мкм). Кроме того, для обеспечения локальности необходимо создание меза-структуры, что значительно усложняет задачу защиты фоточувствительного элемента. Кроме того, фотодиодные линейки, изготовленные по меза-диффузионной технологии, характеризуются наличием дефектных фоточувствительных площадок, располагающихся в произвольных местах.
Эпитаксиальная технология
Применение эпитаксиальной технологии для формирования р-п-переходов на 1п8Ь является перспективным направлением в производстве ФД из ТпБЬ. Жидкофазная эпитаксия осуществляется при более низких