×
19.04.2019
219.017.2ea9

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОДИОДА НА АНТИМОНИДЕ ИНДИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к технологии изготовления чувствительных к инфракрасному излучению одно- и многоэлементных фотодиодов на антимониде индия. Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления фотодиода на антимониде индия, включающем последовательное формирование локального p-n перехода на подложке, защитной диэлектрической пленки анодным окислением, пассивирующей пленки и контактных площадок, анодное окисление проводят в электролите следующего состава: 45-55 объемных % 0,05 моль/л раствора персульфата аммония ((NH)SO) в глицерине, 45-55 объемных % диметилформамида в гальваностатическом режиме по крайней мере в две стадии, причем плотность тока уменьшается на каждой последующей стадии. Изобретение обеспечивает повышение термической стойкости фотодиодов на InSb на 40-50°С, а следовательно, и их надежность при сохранении высокого уровня напряжения пробоя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, в частности одно- и многоэлементных фотодиодов на антимониде индия (InSb), и может быть использовано при изготовлении линейных и матричных фотодиодов.

Известен способ изготовления фотодиода на антимониде индия, включающий формирование локального p-n перехода на подложке антимонида индия, анодное окисление в электролите с КОН в качестве электропроводной добавки с использованием засветки лампой накаливания для защиты поверхности и формирование контактных площадок (см пат. США №5086328, НКИ 357/30, 1992 г.). Однако полученный данным способом анодный окисел обладает недостаточными защитными свойствами, которые обусловливают низкие значения напряжения пробоя фотодиодов (˜100 мВ и менее) и деградацию со временем определяющих параметров фотодиода-темнового тока и напряжения пробоя, т.е. низкую надежность приборов.

Известен наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому способ изготовления фотодиода на антимониде индия, включающий формирование локального p-n перехода на подложке антимонида индия, анодное окисление в электролите на основе изопропилового спирта с сернистым натрием (Na2S) в качестве электропроводной добавки, нанесение пассивирующего диэлектрика и формирование контактной системы, причем анодное окисление ведут в гальваностатическом или вольтстатическом режимах (см. пат. РФ 1589963, МПК 6 Н01L 31/18, 1996 г.). В этом способе обеспечивается повышение пробивных напряжений фотодиодов до 3-5 В, однако их термическая стойкость ограничивается температурой 110-120°С, что является недостаточным для ряда практических применений, в частности, в аппаратуре, подвергаемой эпизодическим или систематическим прогревам.

Техническим результатом при использовании предлагаемого способа является повышение термической стойкости фотодиодов на InSb.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления фотодиода на антимониде индия, включающем формирование локального p-n перехода на подложке, формирование защитной диэлектрической пленки анодным окислением, нанесение пассивирующей пленки и формирование контактных площадок, анодное окисление проводят в электролите следующего состава:

- 45-55 объемных % 0,05 моль/л раствора персульфата аммония ((NH4)2S2O8) в глицерине,

- 45-55 объемных % диметилформамида

в гальваностатическом режиме по крайней мере в две стадии, причем плотность тока уменьшается на каждой последующей стадии. В частном случае двухстадийное анодное окисление проводят на первой стадии при плотности тока 63-77 мкА/см2 в течение 85-95 мин, на второй стадии - при плотности тока 40-50 мкА/см2 в течение 25-35 мин.

Новым в предложенном способе является то, что нанесение защитной диэлектрической пленки проводят анодным окислением в электролите состава:

- 45-55 объемных % 0,05 моль/л раствора персульфата аммония в глицерине,

- 45-55 объемных % диметилформамида.

Состав электролита выбран следующим образом.

Состав раствора 0,05 моль/л персульфата аммония в глицерине определяется верхним пределом растворимости персульфата аммония в глицерине, который в сочетании с объемным соотношением в составе электролита обеспечивает оптимальную скорость роста пленки.

В качестве основы электролита выбран диметилформамид как сильнейший растворитель органических веществ, обеспечивающий наиболее полную диссоциацию молекул глицерина.

При этом наличие в электролите 45-55 объемных % 0,05 моль/л раствора персульфата аммония в глицерине является также оптимальным для обеспечения роста наиболее совершенного сложного окисла, в котором присутствуют окислы In и Sb, с совершенной границей раздела InSb-пленка, поскольку при значениях меньших 45% велика доля неокисленных участков InSb в пленке, повышающих ее электропроводность, что приводит к росту темнового тока, а при значениях, больших 55%, возрастает плотность поверхностных состояний на границе InSb-пленка, что также увеличивает темновой ток и к тому же снижает напряжение пробоя.

В электролите с использованием персульфата аммония в качестве электропроводной добавки по сравнению с прототипом выделение свободной серы на внешней границе пленки при ее росте маловероятно, в то время как в электролите с Na2S этот процесс достаточно заметен. Поэтому в случае электролита с Na2S в составе окисла и на границе раздела InSb-пленка наряду со связями In-О и Sb-О в большом количестве имеются связи In-S, которые обладают меньшей энергией по сравнению с другими связями. Это и приводит к обеспечению высоких диэлектрических свойств и повышению термической стойкости защитной пленки и границы InSb-пленка, а следовательно, и фотодиода при применении электролита на основе персульфата аммония.

Проведение процесса анодного окисления в гальваностатическом режиме в две или более стадии с уменьшением анодного тока на каждой последующей стадии приводит к уменьшению положительного встроенного заряда и улучшению диэлектрических свойств анодной окисной пленки. Наибольшее значение анодного тока на первой стадии проведения процесса определяет высокую скорость роста пленки. Использование на второй и последующих стадиях все более низких значений анодного тока замедляет нарастание потенциала электрода, снижает вероятность выделения кислорода и сохраняет равномерность распределения реагентов вдоль поверхности анода, за счет чего уменьшается величина встроенного заряда в пленке и повышается равномерность ее состава по поверхности, что в целом улучшает защитные свойства пленки и повышает термическую стойкость фотодиодов с обеспечением высокого уровня значений напряжения пробоя и низких значений темнового тока.

Проведение анодного окисления на первой стадии при плотности тока 63-77 мкА/см2 в течение 85-95 мин, а на второй - при плотности тока 40-50 мкА/см2 в течение 25-35 мин является оптимальным для формирования защитной пленки, так как при меньших значениях плотности тока и времени напряжение пробоя фотодиода снижается, а при больших - не происходит его заметного изменения.

Получение технического результата подтверждается приведенными на чертеже данными по влиянию температуры прогрева на напряжение пробоя фотодиодов, изготовленных по предложенному способу и способу-прототипу (Tп - предельно допустимая температура прогрева).

Предложенный способ разработан для изготовления фотодиода на InSb. Формирование защитной пленки производилось анодным окислением после формирования локального p-n перехода имплантацией ионов Ве+ в подложку InSb n-типа проводимости и термического отжига. Пассивирующая пленка SiOx и контактные площадки Cr+Au наносились термическим распылением.

Для сравнения влияния прогрева на напряжение пробоя фотодиодов были изготовлены капсулы с кристаллами 64-х элементных фотодиодов с применением предложенного способа и способа-прототипа. Напряжение пробоя фотодиодов определялось из обратных ветвей их вольт-амперных характеристик (ВАХ), измеренных прибором наблюдений характеристик транзисторов ПНХТ-1 при погружении капсулы в жидкий азот. Прогрев осуществлялся выдержкой капсул в течение 2 часов при фиксированной температуре в открытой атмосфере. Начальная температура прогрева составляла 80°С, измерение ВАХ производилось до и после каждого прогрева, последующая температура которого повышалась на 10°С до тех пор, пока не наблюдалась деградация ВАХ. Полученные результаты приведены на чертеже в виде графика зависимости напряжения пробоя фотодиодов от температуры прогрева для предлагаемого способа (кривая 1) и способа-прототипа (кривая 2), которые показывают, что по сравнению с прототипом предложенный способ позволяет повысить термостойкость фотодиодов на 40-50 градусов, а следовательно, и их надежность при сохранении высокого уровня напряжения пробоя.

1.Способизготовленияфотодиоданаантимонидеиндия,включающийформированиелокальногоp-nпереходанаподложке,формированиезащитнойдиэлектрическойпленкианоднымокислениемвэлектролите,содержащем45-55об.%0,05моль/лраствораперсульфатааммониявглицеринеи45-55об.%диметилформамида,проводимымвгальваностатическомрежимепокрайнеймеревдвестадиисуменьшениемплотноститоканакаждойпоследующейстадии,нанесениепассивирующейдиэлектрическойпленкииформированиеконтактныхплощадок.12.Способизготовленияфотодиоданаантимонидеиндияпоп.1,отличающийсятем,чтоанодноеокислениепроводятвдвестадии:напервойприплотноститока63-77мкА/смвтечение85-95мин,навторойприплотноститока40-50мкА/смвтечение25-35мин.2
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-4 of 4 items.
01.03.2019
№219.016.ccd1

Способ изготовления меза-структуры cdhgte

Изобретение относится к способам изготовления полупроводниковых приборов для обнаружения и регистрации электромагнитного излучения инфракрасного диапазона, в частности, приемников излучения с использованием фоточувствительных структур на основе твердого раствора CdHgTe. Способ изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002336597
Дата охранного документа: 20.10.2008
10.04.2019
№219.017.0445

Приемник излучения

Изобретение может быть использовано в гироскопах, акселерометрах и других приборах, имеющих системы пространственной ориентации. Приемник излучения содержит выполненный из керамического материала корпус с герметично присоединенным к нему входным окном. Внутри корпуса на металлизированном дне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002371810
Дата охранного документа: 27.10.2009
29.06.2019
№219.017.9cd9

Способ изготовления фотодиодов на антимониде индия

Изобретение может быть использовано при изготовлении линейных и матричных приемников излучения. Способ изготовления фотодиодов на антимониде индия включает формирование локального p-n перехода на подложке, анодное окисление для формирования защитной диэлектрической пленки, нанесение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002313853
Дата охранного документа: 27.12.2007
29.06.2019
№219.017.9ecb

Фотодиод на антимониде индия

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к инфракрасному излучению, и может быть использовано при производстве одноэлементных, линейных и матричных приемников излучения с фоточувствительными элементами - фотодиодами на антимониде индия (InSb). Фотодиод на антимониде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002324259
Дата охранного документа: 10.05.2008
Showing 11-20 of 29 items.
20.04.2014
№216.012.bb1f

Способ определения азимута платформы трехосного гиростабилизатора по углу поворота корпуса гироблока

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Предлагаемый способ заключается в том, что корпус одного из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513631
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.10.2014
№216.012.fb78

Устройство для моделирования двухканальных преобразователей

Изобретение относится к средствам моделирования и оценивания факторов, затрудняющих восприятие информации операторами сложных технических систем. Технический результат заключается в обеспечении предобработки информации в ситуациях сложного (произвольного) воздействия на моделируемый объект...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530222
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.02.2015
№216.013.25d4

Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах inas

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InAs n-типа проводимости, фототранзисторов, фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541137
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.03.2015
№216.013.3452

Способ изготовления планарных pin-фотодиодов большой площади на высокоомном p-кремнии

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности, к способам изготовления планарных pin-фотодиодов большой площади на основе высокоомного кремния p-типа проводимости. Способ включает подготовку пластины исходных p-кремния или кремниевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544869
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.04.2015
№216.013.42d7

Способ изготовления pin-фотодиодов с охранным кольцом на высокоомном р-кремнии

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов. Способ изготовления pin-фотодиодов с охранным кольцом (ОК) на высокоомном р-кремнии включает термическое окисление исходной пластины р-кремния или эпитаксиальной структуры, содержащей слой высокоомного р-кремния,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548609
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.08.2015
№216.013.68c7

Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах ingaas

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InGaAs n-типа проводимости, фототранзисторов, фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558376
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.11.2015
№216.013.8f40

Малогабаритный передатчик повышенной энергетической скрытности

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для организации работы скрытого радиоканала. Технический результат заключается в повышении энергетической скрытности. Малогабаритный передатчик повышенной энергетической скрытности состоит из тактового генератора (1),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568288
Дата охранного документа: 20.11.2015
29.12.2017
№217.015.f29d

Система кондиционирования воздуха герметической зоны летательных аппаратов

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха (СКВ) летательных аппаратов. Система кондиционирования воздуха содержит первичный и вторичный теплообменники, петлевые теплообменники и основной турбохолодильник. Система дополнительно содержит обводной трубопровод, подключенный через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637080
Дата охранного документа: 29.11.2017
07.02.2019
№219.016.b7e3

Способ формирования диэлектрического слоя на поверхности кристалла inas

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, содержащих пассивную структуру диэлектрик - полупроводник, в том числе диодов и транзисторов, а также приемников излучения, чувствительных в спектральном диапазоне (1÷3,5) мкм, таких как фотодиоды и фототранзисторы на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678944
Дата охранного документа: 04.02.2019
01.03.2019
№219.016.ccd1

Способ изготовления меза-структуры cdhgte

Изобретение относится к способам изготовления полупроводниковых приборов для обнаружения и регистрации электромагнитного излучения инфракрасного диапазона, в частности, приемников излучения с использованием фоточувствительных структур на основе твердого раствора CdHgTe. Способ изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002336597
Дата охранного документа: 20.10.2008
+ добавить свой РИД