Способ изготовления фотомишени Советский патент 1980 года по МПК H01L21/263 H01J9/20 

рального Диапазона чувствительности, а также увеличение механической прочности и радиационной стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что для формирования компенсированного слоя используют кислородосодержащий кремний с концентрацией кислорода 10 10 см, который облучают электронами с энергией 1-5 мэВ и дозой по крайней мере на порядок большей, чем концентрация носителей в исходном материале с последующим отжигом при 200-350°С.

Если кислородсодержащий кремний д-типа облучить быстрыми электронами с энергией, достаточной для равномерного введения дефектов по всей толщине образца, то сопротивление всего образца возрастает. Если затем отжигать облучаемый образец, то в интервале температур до 200°С его сопротивление снижается, а при более высокпх температурах отжига начинает вновь возрастать, достигая максимума при температуре л;300 С. Во время этого возрастания сопротивления происходит перераспределение дефектов по толщине образца так, что у поверхностей кристалла формируется высокоомный 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 исключается влияние состояния поверхности на чувствительность компенсированного слоя.

Увеличение чувствительности происходит за счет больщей степени компенсации.

Диапазон спектральной чувствительности расширяется за счет более мелкого энергетического уровня дефекта по сравнению с уровнем золота в прототипе.

Диапазон спектральной чувствительности прототипа: уровень золота Ее-0,54 эВ, т. е. граница чувствительности 2,3 мкм.

Диапазон спектральной чувствительности заявляемого способа: уровень дефекта ЕС - 0,37 эВ, т. е. граница чувствительности 3,4 мкм.

По сравнению с существующими способами, где вытравливают образец до малых толщин имеет место увеличение механической прочности.

Исходный кремний можно использовать с концентрацией кислорода - 10 см-з (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 не имеет столь существенного значения, как температура, так как увеличение температуры отжига свыше 350°С приводит к исчезновению компенсированного слоя, а изменение времени отжига не ведет к качественному изменению слоя, а приводит лишь к изменению его толщины, что не оказывает влияния на работу фотомишени. Отжиг при температуре ниже вообще не создает высокоомного слоя.

Пример 1. Пластину кислородсодержащего кремния толщиной 300 мкм (концентрация кислорода 10 см-) п-типа проводимости, марки КЭФ-7,5 (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 толщиной 50 мк и создают омический контакт.

Пример 2. Пластину кнслородосодержащего кремния (концентрация кислорода 10 см-з) п-типа проводимости, марки КЭФ-7,5 (кремний электронный, легированный фосфором с концентрацией носителей 5-10 ) облучают при комнатной температуре быстрыми электронами с энергией 1 мэВ, до дозы (1-3) 1016 см-2.

Облученную пластину отл :игают на воздухе при 250°С 30 мин.

Затем с одной стороны удаляют слой толщиной 50 мк и создают омический контакт.

Пример 3. Пластину кислородосодержащего кремния (концентрация кислорода 10 см-з) л-типа проводимости, марки КЭФ-7,5 (кремний электронный, легированный фосфором с концентрацией носителей 5-10 ) облучают при комнатной температуре быстрыми электронами с энергией 5 мэВ до дозы (1-3) смОблученную 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) н отличается повышенной механической прочностью.

Возрастает радиационная стойкость мишени. Сохраняется работоспособность при облучении электронами с энергией 1 - 5 мэВ до доз -1018 см-2.

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 «-типа с высоким интервалом удельных сопротивлений.

Простота изготовления приводит к уменьшению брака и снижению общей стоимости.

Формула изобретения

Способ изготовления фотомишени на монокристаллическом кремнии п-тина, включающий создание комиенсированного слоя, отличающийся тем, что, с целью иовыщения величины и однородности чувствительности по площади пластины и расширения спектрального диапазона чувствительности, для формирования компенсированного слоя используют кислородсодержащий

кремний, с концентрацией кислорода см-з-10 8 см- который облучают электронами с энергией 1-5 мэВ и дозой по крайней мере на порядок большей, чем концентрация носителей в исходном материале с последующим отжигом при 200- 350°С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гершберг А. Е. Передающие телевизионные трубки с внутренним фотоэффектом. Л., «Энергия, 1973, с. 43.

2.R. W. Redington etall «J. Optical Soc. of America, 49, 10, 1959, pp. 997-1001 (прототип).