Фоточувствительная меза-структура

Предлагаемая полезная модель относится к приборам для обнаружения и регистрации электромагнитного излучения инфракрасного диапазона, в частности, к приемникам излучения с использованием фоточувствительных структур на основе твердого раствора CdHgTe.

Техническим результатом при использовании предложенной полезной модели является повышение стабильности электрофизических и фотоэлектрических параметров меза-структуры, который достигается тем, что в фоточувствительной меза-структуре на основе твердого раствора Cd _xHg_1-xTe, состоящей из размещенного на подложке рабочего слоя и капсулирующего слоя, согласно полезной модели капсулирующий слой выполнен в виде варизонного слоя твердого раствора Cd_xHg_1-x Te. В частных случаях выполнения состав капсулирующего слоя Cd _xHg_1-xTe изменяется от х состава рабочего слоя до х не менее 0,8 по мере приближения к поверхности. Фоточувствительная меза-структура может содержать дополнительные варизонные слои, прилегающие к рабочему слою, а подложка может быть выполнена из арсенида галлия с расположенными на ней буферными слоями.

Наличие в меза-структуре предложенного капсулирующего варизонного слоя Cd_xHg_1-x Te не только на фронтальной, но и на боковых поверхностях, уменьшает возможность миграции ртути из рабочего слоя, а также пассивирует всю поверхность структуры, создавая в приграничных областях электрическое поле, уменьшающее скорость поверхностной рекомбинации, поверхностные токи утечки и повышающее темновое сопротивление, что обеспечивает, в итоге, заданный стехиометрический состав рабочего слоя и стабильность электрофизических и фотоэлектрических параметров.

Предлагаемая полезная модель относится к приборам для обнаружения и регистрации электромагнитного излучения инфракрасного диапазона, в частности, к приемникам излучения с использованием фоточувствительных структур на основе твердого раствора CdHgTe.

Известна фоточувствительная меза-структура (ФЧС) на основе твердого раствора кадмий-ртуть-теллур (КРТ, Cd_xHg_1-xTe), состоящая из размещенных последовательно на подложке нижнего варизонного слоя, рабочего слоя, верхнего варизонного слоя, в которой боковая поверхность плавно переходит через варизонные и рабочий слои к подложке, причем на боковую поверхность меза-структуры напылен металлический контакт из In, или Au, или Мо, или NiAu (см. пат РФ №2244366, МПК 7 Н01L 31/09, 2005 г.). В твердом растворе КРТ ртуть обладает повышенной летучестью паров по отношению к другим компонентам и с течением времени испаряется, что приводит к изменению состава и электрофизических и фотоэлектрических параметров структуры. Наличие варизонных слоев создает в приграничных областях такой структуры внутреннее электрическое поле, что позволяет уменьшить скорость поверхностной рекомбинации и ограничить миграцию ртути к поверхности. Однако, через боковые металлизированные поверхности меза-структуры миграция ртути не подавляется, и это приводит к нестабильности материала вплоть до изменения стехиометрического состава твердого раствора и выделений второй фазы.

Известна наиболее близкая по технической сущности к предложенному фоточувствительная меза-структура на основе твердого раствора КРТ, состоящая из размещенных последовательно на подложке рабочего слоя и широкозонного слоя, в которой поверхность меза-структуры, в том числе ее боковые стороны, образующиеся при формировании структуры травлением, защищена двухслойным покрытием, состоящим из анодного окисла и сульфида цинка, образующего капсулу, препятствующую испарению ртути из рабочего слоя (см. J.F.Siliquini and L.Faraone. «Two-dimensional infrared focal plane array based on HgCdTe photoconductive detectors», Semicond. Sci. Technol., 11, (1996), 1906-1911). Такая конструкция ФЧС, используемая для защиты поверхности КРТ, служит для

сдерживания испарения ртути, однако, используемый анодный окисел при термических нагрузках может формировать шунтирующий слой в интерфейсных областях полупроводника. Кроме того, диэлектрические пленки создают в рабочем слое полупроводника области объемного заряда, которые изменяют электрофизические параметры структуры, что является нежелательным для стабильной работы прибора.

Задачей, решаемой предложенной конструкцией, является защита боковой поверхности меза-структуры путем формирования на ней варизонного слоя материала КРТ с повышенным по отношению к составу рабочего слоя содержанием CdTe, который уменьшает дефектность и шунтирующее влияние нарушенного при ионной бомбардировке слоя, пассивирует боковые поверхности фоточувствительной структуры, обеспечивая малые поверхностные токи утечки и повышение темнового сопротивления, и капсулирует структуру, сдерживая уход ртути из материала рабочего слоя.

Техническим результатом при использовании предложенной полезной модели является повышение стабильности электрофизических и фотоэлектрических параметров меза-структуры.

Указанный технический результат достигается тем, что в фоточувствительной меза-структуре на основе твердого раствора Cd_xHg_1-x Te, состоящей из размещенного на подложке рабочего слоя и капсулирующего слоя, согласно полезной модели капсулирующий слой выполнен в виде варизонного слоя твердого раствора Cd_x Hg_1-xTe. В частных случаях выполнения состав капсулирующего слоя Cd_xHg _1-xTe изменяется от х состава рабочего слоя до х не менее 0,8 по мере приближения к поверхности. Фоточувствительная меза-структура может содержать дополнительные варизонные слои, прилегающие к рабочему слою, а подложка может быть выполнена из арсенида галлия с расположенными на ней буферными слоями.

Наличие в меза-структуре предложенного капсулирующего варизонного слоя Cd _xHg_1-xTe не только на фронтальной, но и на боковых поверхностях, уменьшает возможность миграции ртути из рабочего слоя, а также пассивирует всю поверхность структуры, создавая в приграничных областях электрическое поле, уменьшающее скорость поверхностной рекомбинации, поверхностные токи утечки и повышающее темновое сопротивление, что обеспечивает, в итоге, заданный стехиометрический состав рабочего слоя и стабильность электрофизических и фотоэлектрических параметров.

Изменение состава капсулирующего слоя Cd_xHg _1-xTe от х состава рабочего слоя до х не менее 0,8 по мере приближения к поверхности является достаточным для стабилизации параметров.

Наличие дополнительных варизонных слоев, которые могут быть нанесены как перед, так и после формирования рабочего слоя, обеспечивает дополнительную стабилизацию параметров преимущественно во время изготовления структуры.

При использовании в качестве подложки арсенида галлия для согласования кристаллических решеток подложки и рабочего слоя используют буферные слои, например, ZnTe и CdTe.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена фоточувствительная меза-структура согласно п.1 формулы, а на фиг.2 - частный случай ее выполнения с буферным и дополнительными варизонными слоями.

Фоточувствительная меза-структура на основе твердого раствора Cd _xHg_1-xTe состоит из на подложки 1, рабочего слоя 2 и капсулирующего слоя 3, выполненного в виде варизонного слоя твердого раствора Cd_xHg _1-xTe. В частных случаях выполнения фоточувствительная меза-структура может содержать дополнительные варизонные слои 4 и 5, с двух сторон прилегающие к рабочему слою 2, а подложка 1 может быть выполнена из арсенида галлия с расположенным на ней буферными слоями 6.

В процессе изготовления и эксплуатации фоточувствительной меза-структуры наличие капсулирующего варизонного слоя на фронтальной и боковых поверхностях препятствует испарению ртути из рабочего слоя и пассивирует всю поверхность меза-структуры, что обеспечивает повышение стабильности электрофизических и фотоэлектрических параметров.

Предложенная конструкция разработана для линейки фоторезисторов 2×16 на основе твердого раствора Cd _xHg_1-xTe с рабочим слоем состава х=0,2. Фоторезисторы изготавливались методом фотолитографии с размерами чувствительной площадки 50×50 мкм с зазором 50 мкм, после чего проводилось формирование капсулирующего варизонного слоя состава Cd_0,8Hg_0,2 Te на поверхности толщиной ˜0,4 мкм. Такая структура демонстрирует стабильные повышенные значения темнового сопротивления, вольтовой чувствительности и обнаружительной способности.

1. Фоточувствительная меза-структура на основе твердого раствора Cd_xHg_1-xTe, состоящая из размещенного на подложке рабочего слоя и капсулирующего слоя, отличающаяся тем, что капсулирующий слой выполнен в виде варизонного слоя твердого раствора Cd_xHg _1-xTe.

2. Фоточувствительная меза-структура по п.1, отличающаяся тем, что состав капсулирующего слоя Cd _xHg_1-xTe изменяется от х состава рабочего слоя до х не менее 0,8 по мере приближения к поверхности.

3. Фоточувствительная меза-структура по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит дополнительные варизонные слои, прилегающие к рабочему слою.

4. Фоточувствительная меза-структура по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подложка выполнена из арсенида галлия с размещенными на ней буферными слоями.

5. Фоточувствительная меза-структура по п.3, отличающаяся тем, что подложка выполнена из арсенида галлия с размещенными на ней буферными слоями.