Технологічні причини пробою p-n-переходу кремнієвих p-i-n фотодіодів
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Під час виготовлення координатних квадрантних p-i-n фотодіодів з високою напругою зворотного зміщення Uзм≥200 В було спостережено наявність систематичного браку виробів по рівню темнового струму одного (рідше кількох) фоточутливого елемента. Після вимірювання вольт-амперних характеристик побачено, що причиною вказаного є пробій p-n-переходу. Встановлено, що сильний вплив на напругу пробою мають кристалографічні дефекти, зокрема дислокації, механічні порушення, нерівні краї окисної плівки вікон для дифузії, нерівномірний дифузійний профіль, локальний тепловий вплив та ін.
Збільшення напруги пробою можливе при збільшенні товщини підкладок, зменшенні концентрації легуючих домішок, чіткому контролю операцій фотолітографії, напилення та приварювання виводів.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Посилання
Kukurudziak M. S., Dobrovolsky Yu. G. “Silicon p-i-n photodiode with increased pulse sensitivity”. Tekhnologiya i Konstruiro-vanie v Elektronnoi Apparature, 2021, no. 1–2, pp. 61–67. DOI: https://doi.org/10.15222/TKEA2021.1-2.61
Setera B., Christou A. Challenges of Overcoming Defects in Wide Bandgap Semiconductor Power Electronics. Electronics 2022, 11, 10. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics11010010
Setera B., & Christou A. Threading dislocations in GaN high-voltage switches. Microelectronics Reliability, 2021, 124, 114336. DOI: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2021.114336
Weber Y. Mechanism of breakdown voltage wavering in power MOSFET induced by silicon crystalline defect. Microelectronics Reliability, 2011, 51(9-11), 1908-1912. DOI: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2021.114336
Fiorenza, P., Adamo, S., Alessandrino, M. S., Bottari, C., Carbone, B., Di Martino, C.,... & Roccaforte, F. “Correlation between MOSFETs breakdown and 4H-SiC epitaxial defects” in 2021 IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS) pp. 1-6, March, 2021. DOI: https://doi.org/10.1109/IRPS46558.2021.9405148
Beck, A. L., Yang, B., Guo, X., & Campbell, J. C. “Edge breakdown in 4H-SiC avalanche photodiodes,” IEEE journal of Quan-tum Electronics, 40(3), 321-324, 2004. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.2003.823033
Pitts, O. J., Hisko, M., Benyon, W., Bonneville, G., Storey, C., & SpringThorpe, A. J. (2017). Planar avalanche photodiodes with edge breakdown suppression using a novel selective area growth based process. Journal of Crystal Growth, 470, 149-153. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.04.029
Glunz, Stefan W., and Frank Feldmann. "SiO2 surface passivation layers–a key technology for silicon solar cells." Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 185, pp. 260-269, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2018.04.029
Sirtl E., Adler. A. “Flubsaure als sperifishes system zur atzgrubenentwicklang auf silizium”, Z. Metallk. Vol.119, no. 6. pp. 529-531, 1961.
N. M. Tugov, B. A. Glebov, N. A. Charykov, Poluprovodnikovyye pribory: Uchebnik dlya vuzov [Semiconductor devices: Text-book for universities], Ed. V. A. Labuntsov, Energoatomizdat, Moscow, 1990. 576 p.
Kukurudziak M.S. “Formation of Dislocations During Phosphorus Doping in the Technology of Silicon p-i-n Photodiodes and their Influence on Dark Currents,” Journal of nano- and electronic physics. vol. 14 no 4, 04015(6сс), 2022. DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.14(4).04015
S. Zie. Physics of semiconductor devices. Moscow: Mir, 1984, vol. 2, p. 347
M. S. Kukurudziak, E. V. Maistruk, "Influence of chromium sublayer on silicon P-I-N photodiodes responsivity," Proc. SPIE 12126, Fifteenth International Conference on Correlation Optics, 121261V, 20 December 2021. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2616170
Kukurudziak, M. S., & Maistruk, E. V. “Features of Diffusion Doping and Boron Gettering of Silicon pin Photodiodes” in 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) pp. 1-6. 2022. DOI: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916420
Reyvi K. Defekty i primesi v poluprovodnikovom kremnii [Defects and impurities in semiconductor silicon]. Mir, Moscow, 1984. 472 p.
Tagaev, M. B., & Abdreymov, A. A. “MODELING MICROPLASMAS PN JUNCTION,” EPRA International Journal of Multidis-ciplinary Research (IJMR), 8(6), 139-145, 2022. DOI: https://doi.org/10.36713/epra2013
Scinner S. M. and oth., “Improve device reliability whith physics-of-failure techniques,” Electronsc Design, 1965 September, 13, 75-75
Datasheet FP-383. URL: https://frast.ru/frast_new/pr_pozitiv_f.html
Datasheet AZ-1518. URL: https://www.microchemicals.com/products/photoresists/az_1518.html
