УДК :621.382.473
*БЛЫНСКИЙ В.И., ГОЛУБ Е.С.,
КУЗЬМИН С.А.,ЛЕМЕШЕВСКАЯ А.М.
.
ФОТОПРИЕМНИК ДЛЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ИС

*Институт электроники НАН Беларуси ,
220090, Минск,Логойский тракт, 22, тел.:(017) 265-33-27,
fax:(017) 283-91-51, e-mail: lpo@inel.bas-net.by
УП Белмикросистемы НПО Интеграл.
220064, Минск, ул.Корженевского 12., тел.(017) 277-15-23,
fax: (017) 278-28-22

В работе рассматривается фотоприемник, состоящий из двух парал-
лельно включенных p-n переходов, сформированный в одном кремниевом
кристалле с интегральной схемой (ИС)
Подавляющее большинство фотоприемных устройств для лазерной
локации и дистанционного управления аппаратурой выполняются в виде
гибридной сборки, в которой в качестве фотоприемника используется фо-
тодиод, выполненный в отдельном кристалле [1,2]. В этом случае фото-
диод может быть оптимизирован для работы в требуемой области спектра
соответствующим выбором удельного сопротивления кремния, глубины
p-n перехода и технологии изготовления фотодиода.
С точки зрения микроминиатюризации и надежности фотоприемного
устройства целесообразно его выполнение в виде фоточувствительной ИС,
в которой фотодиод выполнен в одном кристалле кремния со схемой уси-
лителя и обработки сигнала. В этом случае в качестве фотодиода исполь-
зуется p-n переход, сформированный в эпитаксиальной пленке, выращен-
ной на кремниевой подложке, либо p-n переход, сформированный в под-
ложке. В качестве последнего обычно используется переход эпитаксиаль-
ный слой - подложка [3]. В первом случае фоточувствительная область
фотодиода ограничивается толщиной эпитаксиальной пленки, и он обычно
используется для приема излучения видимого диапазона спектра, по-
глощающегося на глубине в несколько микрон в кремнии. Однако такой
фотодиод неэффективен при приеме инфракрасного излучения, погло-
щающегося на глубине в десятки микрон в кремнии. Во втором случае
глубина фоточувствительной области определяется, в основном, диффузи-
онной длиной неосновных носителей заряда, генерируемых светом в под-
ложке. Эпитаксиальный p-n переход более эффективно принимает излу-
чение инфракрасной чем видимой области спектра. Технология изготовле-
ния интегральных фотодиодов жестко ограничена технологией изготовле-
ния ИС, поэтому оптимизировать их конструкцию и технологию для полу-


чения приемлемой спектральной чувствительности во всей области собст-
венного поглощения кремния является трудной задачей. Используемые
интегральные фотодиоды обладают необходимой чувствительностью
только в отдельных участках диапазона спектральной чувствительности
кремниевых фотоприемников.
Представляет интерес конструкция интегрального фотоприемника,
состоящего из параллельно включенных p-n переходов, один из которых
сформирован в эпитаксиальной пленке, а второй - в кремниевой подложке
(рис.1).




p

p+
n
p+

n

Рис.1.
Конструкция
n+
интегрального
фото-
приемника
p


В таком фотоприемнике неосновные носители заряда, генерируемые
светом видимой области спектра, собираются преимущественно p-n пере-
ходом, сформированным в эпитаксиальной пленке, а p-n переход, сфор-
мированный в подложке, собирает преимущественно носители заряда, ге-
нерируемые инфракрасным излучением. Предлагаемый фотоприемник
обладает большей емкостью чем один p-n переход. Однако проблема
влияния емкости фотоприемника на быстродействие ИС может быть ре-
шена использованием в последней усилителей тока.
В качестве подложки использовался кремний p-типа с удельным со-
противлением 3 Ом см. Имплантацией Sb создавалась локальная область
n-типа с концентрацией легирующей примеси 5 1016 см-3, образующая с
подложкой p-n переход. Сверху подложки выращивался эпитаксиальный
слой n-типа толщиной 3 мкм. После создания контактных областей p- и n-
типа к локальной области и подложке имплантацией бора в эпитаксиаль-
ную пленку формировался p-n переход глубиной 1 мкм..
Спектральная чувствительность интегрального фотоприемника в
фотогальваническом режиме представлена на рис.2







0,35

0,3
0,25
Вт
0,2
0,15
S,
0,1
0,05

0
Рис.2. Зависимость спек-
0,4
0,6
0,8
1
1,1
тральной
чувствительности инте-
l,мкм
грального фотоприемни-
ка от длины волны света


Видно, что максимум спектральной чувствительности соответствует
0,76 мкм. Приемлемая спектральная чувствительность наблюдается во
всем диапазоне спектральной чувствительности кремниевых фотоприем-
ников. Это позволяет использовать его в фоточувствительных ИС, пред-
назначенных для работы в различных участках спектра. Рассматриваются
пути улучшения спектральной чувствительности разработанного фотопри-
емника.

1. Блынский В.И., Лозицкий В.Г., Окунь П.И. Фотоприемник для
систем управления телеаппаратурой.Сб. докладов 15 научн.-техн.
конф Датчик-2003, май, Судак. М.,МГИЭМ-С.95.
2. Борисов В.К. и др. Фотоприемное устройство на основе p-i-n фо-
тодиодов для регистрации лазерного излучения//Прикладная фи-
зика.-2003.-2.--С.94-97
3. Блынский В.И., Бобровницкий М.М. Фоточувствительные инте-
гральные датчики автоматических дальномеров Сб. докладов 12
научн.-техн. конф Датчик-2000, май, Судак. М.,МГИЭМ-С.144-
145



Document Outline