Структура для приемника ик-излучения

Структура для приемника ик-излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к структурам для производства приемников ИК-диапазона. Сущность: в структуре приемника ИК-излучения между подложкой и слоем рутила проводимости дополнительно введен слой р+-типа проводимости толщиной 0,1-1 мкм. 1 ил., 1 табл.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 01 1 31/0352

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (21) 4897118/25 (22) 29,12.90 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт материалов электронной техники (72) В.А .Плосконосое, Г.Б,Лунькина, Ю.К.Крутоголов и В,Т.Игуменов (56) Фомин И.А. и др. Исследование эпитаксиальных слоев и-In As и р-п-переходов на их основе. Электронная техника сер. Материалы, 1980, вып. 1 с. 39-43.

Патент США М 3534231, кл. 317 235, 1970.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к структурам для производства фотоприемников

И К-диапазона.

Цель изобретения — уменьшение последовательного сопротивления и обратного темнового тока через рабочий р-п-переход.

Введение дополнительного слоя р -типа проводимости позволяет снизить диффузионную Чоставляющую, обратного темнового тока через рабочий р-п-переход.

Так как дополнительный слой является сильно легированным, то это обеспечивает значительное превышение вероятности тун-. нелирования электронов через потенциальный барьер в р — п-переходе, образованном

+ подложкой и -типа проводимости и дополнительным р -слоем. иад вероятностью надбарьерной инжекции электронов. В результате, с одной стороны, существенно уменьшается последовательное сопротивление фотоприемника, поскольку сопротивление области пространственного заряда р -n --перехода туннельному току в десятки раз ниже, чем инжекционному (диффузионному) трку, сдругой стороны,,так как доля (54) СТРУКТУРА ДЛЯ ПРИЕМНИКА ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к структурам для производства прйемников ИК-диапазона. Сущность: в структуре приемника ИК-излучения между подложкой и слоем р-типа проводимости дополнитель+ но введен слой р -типа проводимости толщиной 0,1-1 мкм. 1 йл., 1 табл, Ф инжекционного тока в полном токе через, З

+ + р -и -переход значительно снижается, то и вклад инжекционного тока в обратный ток рабочего р — и-перехода уменьшается, а зна-. чит, уменьшается обратный темновой ток через рабочий р — n-переход. При толщине дополнительного слоя менее 0,1 мкм высота потенциального барьера в р -п+-переходе понижается, а ширина барьера повышается, р что приводит к увеличению вероятности инжекции и снижению вероятности туннелирования электронов, а следовательно, к увеличению обратного темнового тока че- О рез рабочий р-п-переход и последователь- (ф) ного сопротивления фотоприемника. ЬЭ

Увеличивать толщину дополнительного слоя более 1 мкм нецелесообразно, так как дальнейшего уменьшения последовательOHHh ного сопротивления и обратного темнового тока не наблюдается, а регистрируемое излучение при освещении со стороны подложки не будет доходить до рабочего р — n-перехода, и структура будет неработоспособна.

Известна структура для фотоприемника, содержащая высоколегированную подложку р -типа со слоями р- и п-типа проводимости.

1810932

I безличие подложки р -типа на расстоянии от

f: - n-перехода меньшее диффузионной длины неосновных носителей снижает диффузионную составляющую обратного темнового тока. Однако данная структурна, вследствие полного поглощения излучения в р -подложка, неработоспособна в фотоприемниках, освещаемых со стороны подложки . а введение в заявляемой структуре

+ дополнительного р -слоя толи, иной 0,1 — 1 мкм обеспечивает уменьшение обратного темнового тока и работоспособность структуры при освещении как со стороны слоя, так и со стороны подложки.

На фиг.1а схематически изображено сечение предлагаемой структуры для фотоприемника ИК-излучения; на фиг.16— зонная диаграмма заявляемой структуры в отсутствие смешения, где EF — уровень Ферми, Š— дно зоны проводимости, Еч — потолок валентной зоны.

Структура содержит подложку 1 из уэкоэонного полупроводникового материала и -типа проводимости, на которую последовательно нанесены дополнительный слой 2 р -типа проводимости, слой 3 р-типа проводимости, Рассмотрим работу заявляемой структуры в фотоприемнике ИК-излучения, где излучение принимается со стороны подложки (хотя структура может работать и при освещении со стороны п-слоя).

Воэможность работы структуры в фотоприемнике с засветкой со с1ороны подложки обеспечивается тем, что за счет сильного легирования материала подложки примесью п-типа регистрируемое излучение проникает через подложку 1, а за счет того, что толщина дополнительного слоя 0.1-1 мкм — через дополнительный слой 2, достигает области рабочего р — n-перехода, образованного р-слоем

3 и и-слоем 4, где поглощается, генерируя фотоносители. Введение дополнительного р -слоя 2 с толщиной 0,1-1 мкм обеспечивает уменьшение последовательного сопротивления фотоприемника за счет туннелирования

+ электронов через потенциальный барьер р—

+ + и -перехода, образованного п -подложкой 1 и дополнительным р -слоем 2 (фиг,1б), Введение дополнительного р -слоя 2 позволяет снизить обратный темновой ток через фотоприемник за счет уменьшения диффузионной составляющей обратного тока через рабочий р-и-переход и инжекционного тока через р -и -переход.

Пример. Структура для фотоприемника ИК-излучения, выполненная из арсенида индия, Структура содержит:

1 — подложку и -типа с концентрацией носителей заряда 2 10 см и толщиной

1в -з

380 мкм;

2 — дополнительный слой р+-типа с концентрацией носителей заряда 3 10 см и толщиной 0.5 мкм;

3 — слой р-типа с концентрацией носителей заряда 3 10 см з и толщиной 6 мкм;

4 — слой и-типа с концентрацией носи"0 телей заряда 3 . 10 см и толщиной 4 мкм.

Структура предназначена для ИК вЂ” ФПУ на длину волны 3 мкм, работающих при охлаждении до 77 К, Толщина дополнительного р -слоя 0,5

"5 мкм обеспечивает уменьшение последовательного сопротивления и обратного темнового тока через рабочий р-и-переход и работоспособность структуры в фотоприемнике ИК-излучения с освещением со стороны подложки.

В таблице приведены параметры и сравнительные характеристики заявляемой структуры, прототипа и приемников

LhK-излучения на их основе. Как видно из

25 таблицы, заявляемая структура обеспечивает существенно меньшие значения обратного темнового тока и последовательного сопротивления фотоприемника, Преимуществом заявляемой структуры по сравнению с прототипом является уменьшение последовательного сопротивления и обратного темнового тока через р — и-переход за счет того, что между подложкой и слоем р-типа проводимости дополнительно введен слой р -типа толщиной 0,1 — 1 мкм, которая позволяет уменьшить инжекционную составляющую обратного тока, концентрация носителей заряда в дополнительном слое выше, чем в слое р-типа, что позволяет

40 уменьшить диффузионную составляющую обратного тока, а в результате уменьшить обратный темновой ток через р — и-переход.

Так как толщина дополнительного слоя меньше 1 мкм, то это обеспечивает работо45 способность структуры при приеме излучения со стороны подложки и позволяет применять ее в многоэлементных ИК вЂ” ФПУ гибридного типа, а также упростить технологию их изготовления, 50 Преимуществом заявляемой структуры является также возможность уменьшения емкости фотоприемника за счет уменьше+ + ния емкости р -и -перехода. включенного последовательно с рабочим р-п-переходом.

Формула изобретения

Структура для п рием ника И К-излучения на основе узкозонного полупрсводникового

+ материала, содержащая подложку и -типа

1810932

Составитель В. Плосконосов

Техред М. Моргентал Корректор И.МУска

Редактор Т. Иванова

Заказ 1448 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 проводимости со слоями р и и-типа проводимости, образующими два встречно включенных р — n-перехода, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения последовательного сопротивления и обратного темнового тока, между подложкой и слоем р-типа проводимости дополнительно введен слой р -типа проводимости толщиной 0,1 — 1 мкм.