Розробка нових підходів до конструювання та технології фотодіодів підвищеної надійності. Підвищення надійності p-i-n фотодіодів за рахунок ізоляції фоточутливого елементу та його охоронного кільця областю p - типу від периферії кристалу фотодіоду.
Аннотация к работе
ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. РОЗРОБКА КРЕМНІЄВИХ ФОТОДІОДІВ ПІДВИЩЕНОЇ НАДІЙНОСТІРобота виконана у Відкритому акціонерному товаристві “ЦКБ Ритм” та на кафедрі радіотехники Чернівецького державного університету, Міністерство освіти і науки України. Науковий керівник - доктор технічних наук, старший науковий співробітник Ащеулов Анатолій Анатолійович, Інститут термоелектрики НАН України, завідувач відділу. Офеційні опоненти - доктор технічних наук, старший науковий співробітник Смеркло Любомир Михайлович, Львівський науково-дослідний радіотехнічний інститут Міністерства промислової політики України, завідувач відділу; Захист відбудеться__1.06.2000__о_15_год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 76.051.06 при Чернівецькому державному університеті ім. З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Чернівецького державного університету ім.Усунення впливу перелічених чинників дозволяє реалізувати конструкції p-i-n фотодіодів підвищеної надійності за темновим струмом, який визначає рівень шумів і порогову чутливість фотодіоду. Метою дисертаційної роботи є аналіз факторів, що впливають на величину темнового струму p-i-n фотодіодів з високоомного монокристалічного кремнію р-типу і радіаційну стійкість фотодіодів на базі кремнієвих епітаксійних структур та розробка за результатами аналізу конструкцій і технології кремнієвих фотодіодів підвищеної надійності та вивчення їх властивостей. Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити наступні задачі: - дослідити залежність темнового струму фоточутливої області (елементу) та охоронного кільця кристалу p-i-n фотодіоду з монокристалічного кремнію від впливу різноманітних частин конструкції, механізмів генерації носіїв заряду у ньому та запропонувати конструкцію фотодіоду зі зменшеним питомим темновим струмом і підвищеною надійністю; Вперше створена конструкція p-i-n фотодіоду на основі монокристалічного кремнію p-типу з низьким, у порівнянні з відомими вітчизняними та зарубіжними аналогами, рівнем темнового струму охоронного кільця, завдяки чому у два рази підвищено час безвідмовності (до 1000 годин) цих p-i-n фотодіодів у робочому стані. Удосконалена конструкція кристалу p-i-n фотодіоду на основі монокристалічного кремнію р-типу з глибиною залягання гетеруючого шару р -типу із зворотного боку кристалу 6 - 8 мкм при розширенні і-області на всю ширину кристалу, яка забезпечує низькі темнові струми фотодіоду.Досліджено залежності параметрів фоточутливого елементу кристалу p-i-n фотодіоду та охоронного кільця, зокрема їх темнового струму, від впливу різноманітних елементів конструкції, механізмів генерації носіїв заряду у кристалі фотодіоду. Виявлено, що темнові струми фотодіодів, які оптимізовані на прийом випромінювання з довжиною хвилі l>1 мкм більш чутливі до товщини ізотипного (р -типу) з кристалом (р-типу) прошарку з його зворотного боку, ніж фотодіоди, оптмимізовані на реєстрацію більш коротких хвиль. Введення бору в зворотній бік кристалу фотодіоду приводить до зменшення рухливості неосновних носіїв заряду (ННЗ) і в той же час - до закріплення дислокацій на цьому боці кристалу. Результати досліджень механізмів утворення дефектів у кристалі фотодіоду показують, що гетерування зворотного боку кристалу фотодіоду та його торцевої поверхні на глибину 6 - 8 мкм і зменшення площі контакту до його зворотного боку є ефективним методом зменшення генераційної складової темнового струму кремнієвих р-і-п фотодіодів на основі високоомного монокристалічного кремнію, які оптимізовані для реєстрації випромінювання у близький інфрачервоній області спектру. Третій розділ дисертаційної роботи присвячено питанню аналізу факторів, які впливають не величину струмової інтегральної чутливості та її деградацію внаслідок нейтронного опромінення, сформульовано систему співвідношень між елементами конструкції кристалу фотодіоду, яка дозволяє оптимізувати конструкцію фотодіодів, що працюють у фотогальванічному режимі, для забезпечення максимальної стійкості струмової інтегральної чутливості внаслідок нейтронного опромінення: де: hеш - товщини епітаксійного шару; d - глибини залягання дискретної області (p-n переходу); LPF, LNF - дифузійні довжини ННЗ в області легованій бором та в епітаксійному шарі після дії нейтронного опромінення, відповідно; Lp - дифузійні довжини ННЗ в підкладці до його дії; Wn, WNF - ширини області просторового заряду в епітаксійному шарі до і після нейтронного впливу, відповідно; WPF - ширина області просторового заряду в дискретній області після дії нейтронного опромінення; h - ширину тягнучого поля, зумовленого градієнтом концентрації на межі низькоомна підкладка-високоомний епітаксійний шар; ак - глибина поглинання оптичного випромінення.