Способ изготовления фотомишени

.06,7 22) Заявле нением заявки Ле прис Государственный комитет(45) Дата твано 30,01,8 юллетень М елам изобретениии открытий бликования описания 30.0(2) Авторы изобретения Герасименко, Н. В. И. Обод физики полупр Р и НовосибирсИнститут АН ССС 1) Заявители ОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОМИШЕН 2 Изобретение относится к способам создания полупроводниковых фоточувствительных элементов для приборов приема и передачи изображения.Известен способ изготовления мишени видикона, где в качестве мишени используются высокоомные поликристалл ические фотопроводящие слои трехсернистой сурьмы, окиси свинца, сернистого свинца и других соединений, которые наносятся на инородную подложку, напылением в вакууме 11.В связи с тем, что для создания высокоомных слоев на инородной подложке используются неустойчивые соединения (в поликристаллической форме), обладающие плохим тепловым контактом с подложкой и высоким уровнем прилипания неосновных носителей заряда, этим мишеням присущи следующие недостатки: выжигание при высоких освещенностях; повышенная инерционность; ограниченная чувствительность; узкий спектральный диапазон.Указанные недостатки могут быть в значительной степени преодолены за счет использования в виде фотомишени высокоомного слоя монокристаллического полупроводникового материала, созданного на проводящей подложке того же полупроводника,П. Кибалииа, В, Н. Мордкович,иков и В. Ф. Стасьоводников Сибирского отделения ий государственный университет Известен способ изготовления фотомишени на монокристаллическом кремнии и-типа, включающий создание компенсированного слоя путем примесной компенса ции 21. В этом случае для изготовленияфотомишени использовался кремний, легированный золотом (легирование из расплава или диффузией). Мишени приготавливались на пластинах толщиной в 1 мм с 10 диаметром 1 - 2 см. Кремний, легированный золотом, которое является компенсирующей примесью, обладает примесной фото- проводимостью при охлаждении, когда кТ в 10 - 20 раз меньше энергии, соответству ющей длинноволновой границе. Применялось охлаждение жидким азотом. При этом длинноволновой край соответствовал длине волны 2,5 мк.Однако при таком способе возникают 20 трудность создания тонкого и однородногопо толщине компенсированного слоя (что необходимо для получения оптимальных параметров приборов) и трудность достижения необходимой степени компенсации. ж Кроме того, распределение примеси поплощади фотомишени происходит неравномерно. Целью изооретения является повышение величины и однородности чувствительности по площади пластины и расширение спект5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3рального диапазона чувствительности, атакже увеличение механической прочностии радиационной стойкости.Поставленная цель достигается тем, чтодля формирования компенсированного слояиспользуют кислородосодержащий кремнийс концентрацией кислорода 10" см- -10" см в , который облучают электронами сэнергией 1 - 5 мэВ и дозой по крайней мерена порядок большей, чем концентрация носителей в исходном материале с последующим отжигом при 200 - 350 С.Если кислородсодержащий кремний п-типа облучить оыстрыми электронами с энергией, достаточной для равномерного введения дефектов по всей толщине образца, тосопротивление всего образца возрастает.Если затем отжигать облучаемый образец,то в интервале температур до 200 С его сопротивление снижается, а при более высоких температурах отжига начинает вновьвозрастать, достигая максимума при температуре =300"С. Во время этого возрастания сопротивления происходит перераспределение дефектов по толщине образца так,что у поверхностей кристалла формируетсявысокоомный слой толщиной 5 - 25 мк.Повышение однородности чувствительности по площади происходит за счет того,что в данном способе не используется диффузия примеси для создания компенсированного слоя и тем самым исключаетсявлияние состояния поверхности на чувствительность компенсированного слоя.Увеличение чувствительности происходитза счет большей степени компенсации.Диапазон спектральной чувствительностирасширяется за счет более мелкого энергетического уровня дефекта по сравнению суровнем золота в прототипе.Диапазон спектральной чувствительностипрототипа: уровень золота Ес - 0,54 эВ,т, е. граница чувствительности = 2,3 мкм.Диапазон спектральной чувствительностизаявляемого способа: уровень дефектаЕс - 0,37 эВ, т. е. граница чувствительности = 3 4 мкм.По сравнению с существующими способами, где вытравливают образец до малыхтолщин имеет место увеличение механической прочности,Лсходный кремний можно использоватьс концентрацией кислорода 10" см- -108 см -(см. пример 1). Что касается времени отжига, то оно лежит в пределах 10 -30 мин, В течение этого времени формируется высокоомный слой толщиной 5 -25 мкм. Наиболее оптимальное время отжига 30 мин. (см. примеры). При этом следует отметить, что время в данном способе неимеет столь существенного значения, кактемпература, так как увеличение температуры отжига свыше 350 С приводит к исчезновению компенсированного слоя, а изменение времени отжига не ведет к качест 4венному изменению слоя, а приводит лишь к изменению его толщины, что не оказывает влияния на работу фотомишени. Отжиг при температуре ниже 200"С вообще не создает высокоомного слоя.П р и м е р 1. Пластину кислородсодержащего кремния толщиной 300 мкм (концентрация кислорода 10" см в ) и-типа проводимости, марки КЭФ,5 (кремний электронный, легированный фосфором с концентрацией носителей 5 10" см-") облучают при комнатной температуре быстрыми электронами с энергией 3,5 мэВ до дозы (1 - 3) 10" см - . Облученную пластину отжигают на воздухе при 300 С 30 мин.Затем с одной стороны удаляют слой толшиной 50 мк и создают омический контакт.П р и м е р 2. Пластину кислородосодержащего кремния (концентрация кислорода - 108 см - ) п-типа проводимости, марки КЭФ,5 (кремний электронный, легированный фосфором с концентрацией носителей 5 10 см - з) облучают при комнатной температуре быстрыми электронами с энергией 1 мэВ, до дозы (1 - 3) 10" см - .Облученную пластину отжигают на воздухе при 250 С 30 мин.Затем с одной стороны удаляют слой толщиной 50 мк и создают омический контакт. П р и м е р 3. Пластину кислородосодержащего кремния (концентрация кислорода 10 д см - ) и-типа проводимости, марки КЭФ,5 (кремний электронный, легированный фосфором с концентрацией носителей 5 104 см - ) облучают при комнатной температуре быстрыми электронами с энергией 5 мэВ до дозы (1 - 3) 10" см-.Облученную пластину отжигают на воздухе при 350 С 30 мин.Затем с одной стороны удаляют слой толщиной 50 мк и создают омический контакт.Использование предлагаемого способа изготовления полупроводниковой фотомишени обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с существующими способами. Не происходит выжигания и разложения высокоомного слоя, Мишень обладает меньшей инерционностью (1 мк/сек), расширенным спектральным диапазоном чувствительности (от видимого до 3,5 мкм) и отличается повышенной механической прочностью.Возрастает радиационная стойкость мишени, Сохраняется работоспособность при облучении электронами с энергией 1 - 5 мэВ до доз -10" см - .Предлагаемый способ более технологичен, поскольку благодаря высокой проникающей способности электронов имеется возможность создания высокоомного слоя после технологических операций, связанны с высокотемпературным нагревом.Прибор может быть изготовлен на кремнии п-типа с высоким интервалом удельных сопротивлений,712873 Фор мул а изобретения Составитель Т. Большакова Техрсд А. Камышникова Корректор В. Дод Редактор Е. Дайч Заказ 2795/18 Изд. М 135 Тираж 857 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4 5Типография, пр. Сапунова, 2 Простота изготовления приводит к уменьшению брака и снижению общей стоимости. Способ изготовления фотомишени на монокристаллическом кремнии п-типа, включающий создание компенсированного слоя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения величины и однородности чувствительности по площади пластины и расширения спектрального диапазона чувствительности, для формирования компенсированного слоя используют кислородсодержащий кремний, с концентрацией кислорода 10" см -- 10 см -который облучают электронами с энергией 1 - 5 мэВ и дозой по крайней мере на порядок большей, чем 5 концентрация носителей в исходном материале с последующим отжигом при 200 - 350 С. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Гершберг А. Е. Передающие телевизионные трубки с внутренним фотоэффектом.Л., Энергия, 1973, с. 43,2. К. %. Кес 11 пфоп е 1 а 11 1. Ор 1 са 1 5 ос.о 1 Агпепса, 49, 10, 1959, рр. 997 в 10