Исследование возможности применения имплантации протонов для коррекции характеристик кремниевых фотодиодов

Abstract

В работе проведены исследования возможности использования имплантации дефектообразующих ионов, как способа модификации свойств поверхностных слоев кремниевых фотодиодов для улучшения их параметров и увеличения выхода годных приборов методами трехкристальной рентгеновской дифрактометрии (ТРД) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) в сочетании с измерениями электрофизических параметров. Объектом исследования являлся четырехплощадочный pin-фотодиод (pin-ФД), сформированный на пластине высокоомного кремния p-типа проводимости, на которой диффузией образованы области фоточувствительных площадок (ФЧП) и охранного кольца (ОК). Исследованы структурные особенности образования радиационных дефектов в имплантированных протонами слоях кремниевых пластин в процессе их термической обработки. Экспериментально установлена эффективность облучения протонами периферии n+ -p-переходов для защиты поверхности pin-фотодиодов на основе высокоомного кремния. Определены режимы облучения протонами и последующего термического отжига, при которых происходит формирование поверхностного слоя с оптимальными для достижения минимальных темновых токов ФЧП и ОК характеристиками: Е = 100+200+300 кэВ, D = 2·10 16 см-2 , Т = 300°С, (t = 2 ч). Применение этих режимов к серийным pin-фотодиодам с глубиной залегания n+ -p-переходов ~ 3 мкм позволило снизить темновой ток на порядок величины и повысить выход годных приборов