Метод «очищення» поверхні фоточутливих елементів кремнієвих p-i-n фотодіодів від дислокацій
Досліджуючи утворення інверсійних шарів (ІШ) на межі поділу Si-SiO2 в технології виготовлення кремнієвих фотоприймачів, було виявлено деяку динаміку дислокацій після ізотермічних відпалів, яка була відсутня в зразків без інверсії. Після селективного травлення зразків з інверсійними шарами спостеріг...
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine
2023-05-01
|
| Series: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/671 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Summary: | Досліджуючи утворення інверсійних шарів (ІШ) на межі поділу Si-SiO2 в технології виготовлення кремнієвих фотоприймачів, було виявлено деяку динаміку дислокацій після ізотермічних відпалів, яка була відсутня в зразків без інверсії. Після селективного травлення зразків з інверсійними шарами спостерігалась локалізація дислокацій по периферії фоточутлвих елементів (ФЧЕ) із скупченням на поверхні охоронних кілець (ОК) чи інших елементів топології n+-типу поза фоточутливими елементами. Це свідчило про рух дислокацій по поверхні структур Si-SiO2 з ІШ в напрямку периферії кристала під час ізотермічного відпалу, що сприяло значному зниженню густини структурних дефектів в ФЧЕ. Описане явище можна використовувати для отримання високолегованих бездефектних кремнієвих структур, оскільки наявність дислокацій чи інших порушень кристалічної ґратки негативно впливають на параметри виробів.
У випадку використання описаного явища як технологічного методу «очищення» поверхні кремнієвих структур виникає потреба в контрольованому утворенні інверсійних шарів. Одним з методів утворення ІШ може бути термічне окиснення в парах соляної кислоти за принципом сухе-вологе-сухе окиснення (для кремнію p-типу). Іншим методом, який не потребує додаткових матеріалів, є відпал структур Si-SiO2 при температурі 900-950 градусів Цельсія в атмосфері азоту тривалістю ? 240 хв. Інверсійні канали, під час відпалу, утворюватимуться за рахунок перерозподілу та дифузії домішок металів в оксиді (які були внесені під час попередніх термічних операцій) до межі поділу Si-SiO2.
В описаному випадку дислокації після відпалу локалізувались в ОК, яке також є активним елементом фотодіода, оскільки обмежує темновий струм ФЧЕ, відповідно темновий струм ОК повинен бути теж низьким. Для можливості реалізації даного методу, на периферії кристалів варто створювати пасивні n+-області, обмежені оксидом, які будуть місцями локалізації дефектів після відпалу. Це можуть бути як окремі області довільної форми, так і концентричне кільце за межами ОК. Елементи, які будуть місцями локалізації дефектів на периферії, можуть бути відрізані на етапі розділення підкладок на кристали.
Після проведення відпалу варто стравлювати ІШ та утворити просвітлююче покриття будь-яким відомим методом, оскільки наявність інверсійних каналів сприяє зростанню темнових струмів.
При дослідженні морфології областей локалізації дефектів після відпалу в мікроскопах з високим збільшенням та за допомогою атомно-силового мікроскопа спостерігається утворення гексагональних та круглих дефектів, які є частковими крайовими дислокаційними петлями Франка.
Механізм описаного в цій статті руху дислокацій досконало нами ще не вивчений та потребує додаткового дослідження, але він може бути пов'язаний із атмосферами Котррелла та їхньою взаємодією з ІШ.
|
|---|---|
| ISSN: | 2079-1704 2518-1238 |