Способ изготовления кремниевого фотодиода
METHOD OF MANUFACTURING SILICON PHOTODYOD

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых фотодиодов (ФД), чувствительных к излучению с длинами волн 0,4-1,0 мкм, и изготавливаемых на кремнии n-типа проводимости. Они предназначены для использования в различной электронно-оптической аппаратуре, в которой требуется высокая пороговая чувствительность. К такой аппаратуре относятся системы наведения, астроориентации и другие системы.
+
+
Известен патент [№2169412 с приоритетом от 05.10.1999 г. Вовк О.В.], способ изготовления фотодиода, в котором описана технология ФД, содержащая эпитаксиальную структуру n-n с фоточувствительными областями в виде планарных р-n-переходов.
2
+
+
+
+
Известна техническая документация АГЦ 3.368.253 ТУ на фотодиод ФД 297М [ВИМИ, г. Москва, 1992], способ изготовления которого принят в качестве ближайшего аналога. В подложке из монокристаллического кремния n-типа проводимости с помощью диффузии бора через пленку двуокиси кремния (SiO) сформированы фоточувствительные области p-типа проводимости. На другой стороне подложки диффузией фосфора сформирован слой n-типа проводимости. Создание двухслойных омических контактов к фоточувствительной р-области и контактному слою n-типа проводимости осуществляется путем нанесения пленки алюминия. Недостатком этого способа изготовления является достаточно большой разброс в величинах чувствительности и темнового тока в фотодиодах одной партии, вызванный наличием кольцевых неоднородностей в пространственном распределении времени жизни неосновных носителей заряда по пластине (фиг. 1 - распределение времени жизни в пластине до отжига), что вызывает разброс параметров фотодиодов (фиг. 1 и 2 - распределение фоточувствительности фотодиодов до отжига) и снижает процент выхода годных фотодиодов. Это особенно негативно сказывается на проценте выхода многоэлементных фотодиодов, так как ухудшает один из основных параметров - неравномерность чувствительности между элементами.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение разброса в величинах чувствительности и темнового тока и увеличение процента выхода годных приборов.
Технический результат достигается тем, что после проведения следующих высокотемпературных термодиффузионных процессов для создания структуры ФД:
- термического окисления;
+
- диффузии бора для создания областей р-типа проводимости (фоточувствительных площадок);
- диффузии фосфора в тыльную поверхность пластины для геттерирования загрязняющих примесей,
проводится отжиг пластин со сформированными структурами при температуре ~650°C в атмосфере азота в течение 4 часов.
Далее проводится процесс формирования омических контактов.
Результатом является значительное увеличение значений и снижение разброса времени жизни носителей зарядов по пластине и, соответственно, улучшение параметров фотодиодов и их однородности (фиг. 3 распределение времени жизни в пластине после отжига 650°C). Таблица показывает характеристики времени жизни носителей по последовательности процессов.
Сущность изобретения поясняется схемой (фиг. 4), на которой представлены последовательности термодиффузионных процессов, используемые при изготовлении фотодиода-аналога и фотодиода по предлагаемому способу.