КРЕМНИЕВЫЙ ФОТОПРИЕМНИК С ЗАДАВАЕМОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Полезная модель относится к области опто и микроэлектроники и может быть использовано в устройствах контроля ультрафиолетового излучения.
Известен кремниевый дифференциальный фотоприемник, имеющий два фотодиода, один из которых закрыт оптическим фильтром, блокирующим коротковолновое излучение (BY 8532, H01L 27/15 от 30.08.2012). Наличие фильтра позволяет путем вычитания сигналов снизить чувствительность фотоприемника в длинноволновой части спектра. Недостатком известного фотоприемника является сложность в подборе и изготовлении фильтра с требуемой спектральной характеристикой.
Наиболее близким техническим решением является фотоприемник (см. RU №156627, H01L 31/068, 10.11.2015), в котором один из фотодиодов содержит тонкий ионно-легированный поверхностный слой с высоким содержанием примеси. Фотоприемник позволяет реализовать селективную спектральную характеристику в УФ области с использованием технологических операций только полупроводникового производства, без использования оптических фильтров.
Недостатком известного фотоприемника является неопределенность в диапазоне спектральной чувствительности, которая зависит от свойств ионно-легированного слоя.
Технической задачей является управление значением длинноволновой границы чувствительности фотоприемника.
0,5
2
Поставленная задача решается тем, в дифференциальном фотоприемнике на основе кремния, состоящем из двух фотодиодов, один из которых содержит ионно-легированный слой мышьяка, длинноволновая граница чувствительности, выраженная в мкм, по уровню λ при изменении дозы легирования Q от 200 до 2000 мкКл/см определяется зависимостью:
0
2
где Q=6750 мкКл/см.
Один из фотодиодов содержит тонкий поверхностный ионно-легированный слой с заданной дозой мышьяка.
Величина дозы ионно-легированного слоя будет менять концентрацию структурных дефектов, что скажется на значении скорости рекомбинации фотоносителей, а также на интенсивности тормозящего электрического поля в приповерхностной области. Таким образом, величина дозы ионно-легированного слоя будет влиять на протяженность области собирания фотоносителей как за счет рекомбинационных процессов, так и за счет величины тормозящего электрического поля.
Сущность полезной модели поясняется изображениями.
На фиг. 1 показана структура фотоприемника, которая включает в себя:
1 - ионно-легированный слой;
2
2 - просветляющее покрытие SiO;
3 - алюминиевую металлизацию;
2
4 - толстый окисный слой SiO.
2
На фиг. 2 показано влияние дозы легирования канала А на вид спектральной характеристики фотоприемника, где: дозы легирования 1-200, 2-700, 3-2000 мкКл/см
0,5
На фиг. 3 показана зависимость длинноволнового края спектральной характеристики по уровню λ от дозы легирования канала А.
+
+
На подложке р-типа сформированы две n-области (А и В), идентичные по глубине, концентрации и размерам. Пленки алюминия 2 играли роль оптического экрана, задающего размеры фоточувствительных площадок, а также служили электрическими выводами. Для обеспечения омического контакта с n-слоем по периферийной области фоточувствительного слоя проводилась подконтактная диффузия фосфора на глубину около 2 мкм. Диффузионные р области служили для ограничения каналов инверсии, вносимых зарядом окисла. После формирования идентичных структур фотодиод А подвергался дополнительной обработке с целью создания тонкого ионно-легированного n-слоя, который был получен внедрением заданной дозой мышьяка. На фиг. 2 приведены относительные спектральные характеристики дифференциальных фотоприемников, полученные вычитанием сигналов от двух фотодиодов для нескольких доз легирования мышьяком.
2
Максимум чувствительности у всех фотоприемников расположен в УФ области и зависел от дозы легирования. Увеличение дозы от 200 до 2000 мкКл/см приводило к смещению максимума от 0,32 до 0,36 мкм. Удобными параметрами, характеризующими диапазон спектральной чувствительности фотоприемника, являются длинноволновая и коротковолновая границы чувствительности. Как следует из фиг. 2 коротковолновая граница для разных фотодиодов практически оставалась постоянной, а длинноволновая обнаруживала существенную дозовую зависимость.
0,5
2
На фиг. 3 приведена дозовая зависимость длинноволновой границы по 50% уровню (λ). При увеличении дозы от 200 до 2000 мкКл/см граница чувствительности смещалась от 0,36 до 0,45 мкм. В указанном диапазоне доз смещение длинноволновой границы, выраженное в мкм, подчинялось зависимости:
0
2
Где Q=6750 мкКл/см.
Таким образом, предлагаемый фотоприемник позволяет решить поставленную задачу.
Техническим результатом является возможность задания длинноволновой границы чувствительности фотоприемника.