Исследование фотоэлектрических процессов в спектрально-селективных фотоячейках на основе вертикально-интегрированных диодных структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

ИГНАТЬЕВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СПЕКТРАЛЬНО-СЕЛЕКТИВНЫХ ФОТОЯЧЕЙКАХ НА ОСНОВЕ ВЕРТИКАЛЬНО-ИНТЕГРИРОВАННЫХ ДИОДНЫХ СТРУКТУР

Специальность 01 04 10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

003 1В0Б52

Москва 2007г

003160652

Работа выполнена на кафедре общей физики в Московском государственном институте электронной техники (техническом университете)

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор Уздовский В В

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Ильичев Э А доктор технических наук, профессор Громов Д В

Ведущая организация Московский физико - технический институт

(государственный университет)

Защита диссертации состоится "_"_2007 г в_часов

на заседании диссертационного Совета Д 212 134 01 при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ Автореферат разослан " "________2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета/* доктор технических наук, Л/

профессор ___^^^^Н^строев С А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Перспективным направлением в разработке фотоэлектрических преобразователей изображений (ФЭПИ) является создание многоспектральных фотоприемников с интеграцией в каждом фоточувствительном элементе фотодетекторов различных спектральных диапазонов оптического излучения Регистрация изображения объекта в нескольких спектральных диапазонах обогащает его дополнительными признаками, что повышает достоверность и качество распознавания в сравнении с информацией, получаемой моноспектральными фотоприемниками Такие фотоприемники позволят существенно повысить эффективность систем технического зрения по обнаружению и распознаванию объектов и их идентификации при максимальной дальности и плохих погодных условиях (туман, задымленность, слабая освещенность) Распознавание образов такими ФЭПИ может осуществляться при малых отношениях сигнала к шуму

Создание фоточувствительных элементов спектрально-селективных ФЭПИ для различных диапазонов излучения, интегрированных на одном кристалле со считывающей электронной схемой, является одной из актуальных проблем микроэлектроники Однако, использование нескольких узкополосных моноспектральных фотоприемников на различных длинах волн неэффективно, так как изображения от разных фотокамер трудно совместить из-за вибраций и других причин При этом длина волны выступает как дополнительная координата, наряду с пространственными координатами, и каждое изображение должно быть жестко связано с этими координатами

Разработка интегральных спектрально-селективных фотоэлектрических преобразователей изображений и их промышленное производство позволит устранить указанные проблемы Поэтому актуальной задачей для разработки многоспектральных ФЭПИ является исследование фотоэлектрических процессов в фоточувствительных элементах, выполненных на основе вертикально-интегрированных диодных структур, предназначенных для регистрации по отдельности "синего", "зеленого" и "красного" диапазонов видимого спектра излучения Представляет также интерес исследование изоляции фотоячейки инфракрасного (ИК) диапазона, выполненной на основе узкозонного полупроводникового материала (свинец-олово-германий-теллур (СОГТ)), которая может

быть совмещена с указанной фотоячейкой оптического диапазона на общей кремниевой подложке

Цель работы

Исследования на основе математического анализа и численного моделирования фотоэлектрических процессов в вертикально-интегрированных диодных структурах, направленные на создание матричного фотоприемника оптического и инфракрасного диапазонов длин волн, работающих при комнатной и криогенных температурах

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

- исследовались распределения потенциала электрического поля и оптимизировались параметры слоев и управляющие напряжения вертикально-интегрированных фоточувствительных ячеек с тремя и пятью р-и-переходами, регистрирующих "синий", "зеленый" и "красный" диапазоны длин волн видимого спектра оптического излучения,

- выполнен расчет поверхностных концентраций накапливаемых фотоносителей и времени терморелаксации указанных фоточувствительных ячеек,

- исследованы фотоэлектрические процессы накопления неравновесных носителей заряда, процессы фоторелаксации и спектральные характеристики фоточувствительностей п- и /^-областей трехдиодной и пятидиодной вертикально-интегрированных фоточувствительных ячеек,

- исследовано влияние буферного диэлектрика на основе ВаР2 на электрические параметры в широком диапазоне температур и выполнен анализ возможности совмещения фоточувствительных элементов на основе узкозонных полупроводников с кремниевой интегральной схемой считывания фотосигнала, выполненной на кремниевой подложке

На защиту выносятся:

1 Результаты теоретических исследований, позволившие установить глубины залегания ^-«-переходов, концентрации фоточувствительных слоев и управляющие напряжения, приложенные к каждой пи /»-области вертикально-интегрированных фотоячеек с тремя и пятью р-я-пер ехо дам и, обеспечивающие наилучшую селективность накопления фотозарядов

2 Результаты теоретического анализа и моделирования фотоэлектрических процессов, позволившие определить поверхностные концентрации фотоносителей в каждой п- и /»-области, вычислить времена терморелаксации и фоторелаксации, рассчитать спектральные характеристики и установить максимумы спектральных фоточув-ствительностей и- и р-областей вертикально-интегрированных трехдиодной и пятидиодной фотоячеек

3 Результаты математического моделирования приповерхностного канала и-типа в кремниевой подложке, позволившего изолировать инфракрасный фоточувствительный элемент на основе узкозонного полупроводника свинец-олово-германий-теллур при наличии пор в буферном слое ВаР2 от кремниевой подложки

Научная новизна

1 В результате теоретических исследований установлены оптимальные параметры последовательно расположенных п- и р-областей и величины управляющих напряжений для фоточувствительных структур с тремя и пятью вертикально-интегрированными р-п-переходами

2. Определены времена терморелаксации и фоторелаксации, установлены номинальные частоты управления работой указанных трехдиодной и пятидиодной фотоячеек

3 Рассчитаны спектральные характеристики фоточувствительностей п- и /»-областей трехдиодной и пятидиодной вертикально-интегрированных фотоячеек и показано, что оба типа ячеек позволяют регистрировать "синий", "зеленый" и "красный" диапазоны длин волн видимого спектра оптического излучения и при этом пя-тидиодная фотоячейка обладает лучшей селективностью

4 Разработан способ интеграции фоточувствительного элемента инфракрасного диапазона из узкозонного полупроводника свинец-олово-германий-теллур в электронную схему считывания сигнала Для пористого буферного слоя ВаР2 предложен способ, исключающий эффект шунтирования фоточувствительного элемента через поры в диэлектрике

Практическая значимость

1 Установленные параметры фоточувствительных слоев и их фотоэлектрические характеристики для вертикально-интегрированных структур с тремя и пятью /»-«-переходами, обеспечивающие селек-

тивное разделение видимого света на "синий", "зеленый" и "красный" диапазоны, могут быть использованы при разработке новых высокочувствительных монокристаллических спектрально-селективных фотоприемных устройств 2. Рассчитанные характеристики приповерхностного канала, встроенного в кремниевую подложку, могут быть использованы для изоляции фоторезистора от кремниевой подложки при наличии пористого буферного слоя между ними при разработке интегральных фоточувствительных элементов фотоэлектрических преобразователей изображений

Достоверность результатов исследования

Теоретические исследования, проведенные в данной работе с помощью методов математического анализа и численного моделирования на ЭВМ, базируются на фундаментальных положениях физики полупроводников и полупроводниковых приборов. Моделирование фотоэлектрических процессов в объемных структурах полупроводника выполнено с помощью широко апробированного программно-технологического обеспечения ISE TCAD Результаты численного моделирования распределения электрических полей в диодных структурах согласуются с результатами их аналитических исследований и с данными, известными из литературных источников

Апробация результатов работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях

• 5-ая Международная научно-техническая конференция. "Электроника и информатика 2005", Москва, Зеленоград, ноябрь 2005

• 13-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2006", Москва, Зеленоград, 19-21 апреля 2006

• IEEE 2006 International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials Proceedings 7-th Annual, Erlagol, Altai - July 1-5,2006

• 10-ая Международная научная конференция и школа-семинар "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники", Дивноморское, Россия, 24-29 сент 2006

• Всероссийский молодежный научно-инновационный конкурс-конференция "Электроника-2006", Москва, Зеленоград, 30 но-яб,2006

• 13-ая ежегодная международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика", Москва, 1-2 марта 2007

• 14-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2007", Москва, Зеленоград, 18-20 апреля 2007

• IEEE 2007 International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials Proceedings 8-th Annual, Erlagol, Altai - July 1-5,2007

Публикации

Результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, из которых 6 статей в научных журналах и 6 тезисов докладов на научно-технических конференциях

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы Общий объем работы 142 страницы, в том числе диссертация содержит 44 иллюстрации и список литературы из 112 наименований

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснован выбор темы и ее актуальность, определены цели и задачи исследования Введение отражает научную новизну и практическую ценность работы.

В первой главе проведен литературный обзор, касающийся существующих спектрозональных фотоприемников видимого и ИК диапазонов Проанализированы фотоэлектрические преобразователи изображений на приборах с зарядовой связью (ПЗС) как предыдущее поколение фотоприемных устройств Показана возможность расположения узкозонного полупроводника из кадмий-ртуть-теллур (КРТ) на одной подложке со схемой считывания фотосигналов Описаны характеристики полупроводникового материала свинец-олово-германий-теллур (СОГТ) и возможность применения его в качестве фоторезистора для длинноволнового ИК диапазона Сформулированы основные задачи диссерта-

ционной работы

Во второй главе обсуждается приборно-технологическое моделирование как метод исследования полупроводниковых структур Рассмотрен состав и основные возможности САПР КЕ ТСАБ, применительно к моделированию вертикально-интегрированных фоточувствительных ячеек Показана возможность моделирования при криогенных температурах, что является важным для фоточувствительного элемента ИК диапазона из СОГТ Рассмотрены вопросы, связанные с моделированием поглощения оптического излучения в указанных структурах

В 1вЕ ТСАБ внедрены быстрые и надежные методы численного решения систем дифференциальных уравнений на сложных конечно-элементных сетках Моделирование позволяет рассчитать распределения примеси, электрофизические параметры слоев, электрические характеристики интегральных полупроводниковых структур путем решения фундаментальных физических дифференциальных уравнений в частных производных Особенности решаемой задачи закладывались при адаптации и уточнении сетки, на которой решается система уравнений Учитывались и выделялись области с высокой плотностью тока, с высокой напряженностью поля (обедненные области р-и-переходов), с повышенной скоростью генерации-рекомбинации носителей (области, подверженные воздействию оптического излучения) В данной работе задача, решаемая средствами приборно-технологического моделирования, определена, как приборная, а именно, исследование физических процессов, протекающих в интегральной структуре Поэтому необходимое программное средство для решения - БЕвБК Это основная программная единица в пакете программ КЕ ТСАБ, включающая в себя физические модели и устойчивые численные методы для моделирования полупроводниковых приборов Токи выводов, напряжения, заряды вычисляются в ней на основе системы уравнений, описывающей распределение носителей и механизмы проводимости Для исследования физических процессов в вертикально-интегрированной многослойной структуре использовался дрейфово-диффузионный метод расчета, основанный на изотермических вычислениях, описываемых базовыми уравнениями для полупроводника, так как этот метод подходит для структур с низкой плотностью энергии и длинными активными областями В диссертационной работе рассчитывались характеристики интегральных фотоячеек, которые предполагается использовать при пониженной температуре При пониженных температурах расчет приборных характеристик проводился с учетом неполной ионизации для всех типов примеси

При исследовании фотоэлектрических процессов в фотоячейках использовалась возможность моделирования фотогенерации посредством вертикальных пучков фотонов Показано, что приборно-технологическое моделирование на основе программного обеспечения 1БЕ ТСАБ является эффективным средством для моделирования конструктивных параметров и фотоэлектрических характеристик фоточувствительных ячеек спектрально-селективных фотоэлектрических преобразователей изображений

В третьей главе представлены результаты исследований фотоэлектрических процессов в фотоячейке на основе трех вертикально-интегрированных ^-«-переходов В результате анализа распределений электрического потенциала и напряженности электрического поля в толще указанной полупроводниковой структуры, а также исследования процессов накопления темновых зарядов в соответствующих "потенциальных ямах" структуры получены конструктивные параметры (толщины полупроводниковых слоев, концентрации легирующих примесей в них) и допустимые величины управляющих электрических напряжений Анализ процессов поглощения оптического излучения в областях пространственного заряда (ОПЗ) и-р-и-р-структуры фотоячейки позволил написать систему уравнений, описывающих фоторелаксацию "потенциальных ям" структуры Исследование процессов фоторелаксации путем численного решения указанной системы уравнений позволило получить временные зависимости по накоплению фотозарядов в и- и /»-областях фотоячейки, рассчитать спектральные характеристики фоточувстви-тельностей п- и ^-областей и соответствующие им времена фоторелаксации. Указанные исследования выполнены на основе аналитических расчетов одномерной по толщине модели структуры фоточувствительной ячейки, а также путем численных расчетов на ЭВМ ее двумерной по толщине модели с помощью приборно-технологической САПР КЕ ТСАБ

На рис 1 схематически изображен поперечный вертикальный разрез кремниевой трехдиодной структуры При освещении структуры ячейки сверху оптическим излучением указанные глубины залегания р-и-переходов обеспечивают разделение образующихся фотоносителей, соответствующих разным диапазонам длин волн оптического излучения Это является следствием зависимости коэффициента поглощения оптического излучения в кремнии от длины волны Конструкция фотоячейки содержит полупроводниковые слои п- и /»-типов проводимости, расположенные на полупроводниковой подложке /з-типа Прикладывая

оптическое излучение

V, V, V, Уподл 1,1,1

Рис 1 Схематический разрез фотоячейки с тремя р-п -переходами VI, У2, Vз - управляющие напряжения

различные напряжения к и- и р-областям относительно подложки, можно создать необходимые по глубине "потенциальные ямы" в этих слоях, чтобы накапливать и удерживать достаточные по величинам поверхностные концентрации фотоэлектронов и фотодырок Распределение электрического потенциала, образующееся вдоль направления вглубь подложки имеет в /^-областях минимумы, а в и-областях - максимумы С физической точки зрения это означает формирование каналов в ¿»-слоях для накопления дырок, а в л-слоях - для накопления электронов. При оптическом воздействии фотоносители разъединяются за счет внутреннего электрического поля, и, таким образом, фотоэлектроны и фотодырки накапливаются внутри соответствующих каналов

В данной главе представлены выражения для электрического потенциала, полученные в результате аналитического расчета, выполненного в каждой п- и ¿»-области структуры на основе решения уравнения Пуассона с граничными условиями непрерывности напряженности электрического поля и электрического потенциала

Результаты численного моделирования распределений электрических полей в трехдиодной структуре согласуются с результатами их аналитических исследований (рис 2) При выбранных напряжениях управления внутренние поля ОПЗ ¿»-«-переходов в несколько раз меньше критического поля электрического пробоя

Ф| в

2

О

3

О

2 3 4 5 х, МКМ

Рис.2. Распределения электрического потенциала в трех диодной вертикальной фотоячейке при Т=300К. Кривая 1 - начальное стационарное состояние, управляющие напряжения равны: У,-У3~+ЗВ;

(В; кривая 2 - равновесное состояние, соответствующие управляющие напряжения равны: V, — У3=0. Символом (*) показаны точки, полученные в результате аналитического расчета.

Одним из основных параметров, определяющих, в конечном счете, фоточувствительность фотоячейки являются величины поверхностных концентраций фотоносителей, накопленных в п- и ^-областях. Для их определения были использованы полученные в работе выражения для электрического потенциала. В начальном (обедненном) состоянии между областями устанавливается распределение электрического потенциала, задаваемое управляющими напряжениями. При расчете учитывалось, что накопление фото генерированных электронов и дырок в соответствующих "потенциальных ямах" п- и р-областей должно происходить таким образом, чтобы не возникало их переполнения, т.е. отсутствовало неконтролируемое растекание фотоносителей между соседними областями. В случае предельного заполнения областей фотоносителями разности электрических потенциалов на обратносмещенных р-п-переходах ке должны быть меньше соответствующих контактных раз-

ностей потенциалов Исходя из указанных ограничений, были рассчитаны величины максимальных поверхностных концентраций фотозарядов, накапливаемых в и- и р-областях Причем, для каждой указанной области выполнялось следующее соотношение

(1,2) =0(1,2)

п, рфото рМАХ ^п, рМШ

-0,

(1Д)

О)

где до(1,2) - максимальная поверхностная концентрация накопленных **п,рфото

фотозарядов, а 0(1,2)

-,(1,2)

— максимальная и минимальная по-

верхностные концентрации носителей зарядов в заполненной и пустой "потенциальной яме"

Для глубокой п - области было получено выражение для начальной величины поверхностной концентрации темновых электронов

9(0 гпмт

о

2е0£(У1-У2+(о2)

е И® {/)+!)

а также было найдено предельное значение поверхностной концентрации электронов для этой области

Л1) =л?(1)

упМАХ "д

!И>2-.

2ер£<Р2

е Л^ (/?+1)

где дгО)- концентрация доноров в глубокой «-области, а - глубина зад

легания /»-«-перехода глубокой и-области и р-подложки, а - отношение концентрации акцепторов в /»-подложке к концентрации доноров в глубокой «-области, м>ь н>2 - толщины ОПЗ в р-подложке в случаях начального состояния структуры (в темноте) и в заполненном фотоносителями состоянии при ее освещении, е0 - электрическая постоянная, е - относительная диэлектрическая проницаемость кремния, е - заряд электрона, V], У2 - управляющие напряжения соответственно для п- и /»-областей, ф2 - контактная разность потенциалов между глубокой «-областью и средней /»-областью, (3 - отношение концентрации доноров в глубокой и-области к концентрации акцепторов в /»-области

Также были получены выражение для начальной поверхностной концентрации темновых дырок в р- области

9пмт

2£0£(У3-У2+<!>3)

еМ^(Г+1)

и выражение для наибольшей поверхностной концентрации дырок в р-области в режиме ее освещения (при максимальном ее заполнении)

44рМАХ А

/■ г

а

\ V

а м>2+

®пМАХ №

Ще<РЗ

где концентрация акцепторов в средней ¿»-области, Ъ — глубина

А

залегания ¿»-«-перехода средней ¿»-области и глубокой «-области, У3 -управляющее напряжение для приповерхностной «-области, ср3 - контактная разность потенциалов между средней ¿»-областью и приповерхностной «-областью, у - отношение концентрации акцепторов в средней ¿»-области к концентрации доноров в приповерхностной «-области

Аналогичным образом при исследовании заполнения приповерхностной «-области электронами получено соответствующее выражение для концентрации электронов в ней

е

.(2) = дг(2)

с—у

А

а ин

\ \

д(1) а

где концентрация доноров в приповерхностной «-области, с -

д

глубина залегания ¿»-«-перехода приповерхностной «-области и средней

»-области; м> соответствует м>1 или р соответствует п или

Р

*рмт

б

лО) соответствует п0) и Л1) при нахождении соответст

пМАХ

рМАХ п

венно п(2) или

*пММ *пМАХ

После подстановки основных оптимизированных значений фотоячейки, согласно (1) получено.

для глубокой «-области - до(1) =4 361011 -2,

^пфото '

для средней ¿»-области -- до =112 ю12см~2;

крфото '

для приповерхностной «-области - ло(2) _7„ ,011см-2

^пфото '

Исходя из полученных величин максимальных поверхностных концентраций фотоносителей, найдены величины времени терморелаксации в каждой п- и /7-области.

(12)

т(п,р)_еА®п,'рфото (2)

'терм (яр) терм

Максимальные величины плотностей токов термогенерации, входящие в соотношение (2), получены в результате численных расчетов на

ЭВМ и соответственно равны .(«!) _21 ю-6А/см2 (Д®1 глубокой п-

терм '

области), 7*^=151(Г6А/см2 (ДОЯ /7-области) и ^2^=5,21 (Г6 А/см2

(для приповерхностной и-области) Используя выражение (2) и указанные величины плотностей токов термогенерации носителей и значения максимальных величин накапливаемых концентраций фотоносителей, получены соответствующие значения времени терморелаксации "потенциальных ям", которые равны 7^^=0,0330 0,012с и

Т^^м=0,024с По физическому смыслу в качестве времени терморелаксации всей структуры фотоячейки выбрано наименьшее из указанных времен ТтерМ=0,012с ■ Для исключения влияния термогенерации на

процесс накопления фотозарядов время основного цикла управления фотоячейкой электрическими напряжениями выбрано приблизительно в 1000 раз меньшим времени терморелаксации, те равным =0,001 Ттерм=\2 Ю-6с При этом основная тактовая частота цикла

управления фотоячейкой равна г = \/ ~ 83кГц ® реальности

■'цикл /Тцит

же из-за наличия множественных дефектов кристаллической структуры п- и /»-областей фотоячейки, время терморелаксации может быть меньше в несколько раз Тогда соответствующая частота цикла управления фотоячейкой может составлять значения ~200-300кГц

Для исследования процессов накопления фотозарядов и, как следствие, расчета спектральных характеристик фоточувствительностей р- и п-областей рассматриваемой структуры в результате физического анализа получены соответствующие уравнения, описывающие процессы фотогенерации электронов и дырок в них При этом учтено, что поглощение

оптического излучения в каждой п- и р-области определяется соответствующей толщиной ее ОПЗ и коэффициентом поглощения излучения для рассматриваемой длины волны Также записаны соотношения, связывающие скорости генерации фотоносителей в и- и р-областях с величинами фототоков, считываемых из п- и р-областей фотоячейки в фотодиодном режиме работы соответствующихр-и-переходов

Рассмотренные уравнения и соотношения, используемые в программе КЕ ТСАБ, позволили на основе численного расчетного эксперимента на ЭВМ провести исследование процессов фотогенерации и определить величины фототоков, считываемых из фотоячейки, в зависимости от длины волны X поглощаемого оптического излучения При этом была постоянной заданная внешняя освещенность поверхности фотоячейки (например, равной 3 Вт/см2) и ее фоточувствительная площадь 5 =3х3мкм ^ Освещение фотоячейки осуществлялось при

ЯН

максимальных уровнях напряжений =+3,0 В (глубокая и приповерхностная и-области), У2-+1,0 В (средняя р-область) в интервале времени т = 30нс нак

По полученным данным для величин фототоков из п- и р-областей фотоячейки рассчитаны и построены спектральные характеристики фо-точувствительностей ее и- и р-областей, которые для общности восприятия, представлены в относительных единицах (рис 3). Видно, что максимальная фоточувствительность приповерхностной и-области наблюдается при X =0,42 мкм, соответственно в р-области - X =0,5 мкм, а в глубокой и-области - при X =0,62 мкм. Такое разделение поглощаемого оптического излучения на три диапазона длин волн, "синий", "зеленый" и "красный" определяется выбранными толщинами полупроводниковых п- и р-слоев и зависимостью коэффициента поглощения света в кремнии от глубины его проникновения в толщу полупроводника (т е зависимостью от длины волны света) В рассмотренной структуре фотоячейки эти толщины выбраны равными 0,2 мкм для приповерхностной п-области, 0,4 мкм для р-области и 1,4 мкм для глубокой и-области

В данной главе исследованы процессы накопления фотозарядов в п- и р-областях фотоячейки При этом получены зависимости поверхностных концентраций накапливаемых фотоносителей от длительности времени освещения оптическим излучением. Установлено, что в интервале времен фотонакопления о < г < 75нс проявляется линейный ха-

нак

рактер этих зависимостей, поскольку время 75 не является предельным

Рис 3 Спектральные характеристики фоточувствительностей областей 1 - приповерхностной п , 2- средней р и 3 - глубокой п

временем фоторелаксации рассматриваемой фотоячейки при Р = 3 Вт/см2 При больших временах фоторелаксации эти зависимости приобретают нелинейный характер, переходящий к насыщению, вследствие полного заполнения п- и /»-областей соответствующими фотоносителями Наклон указанных прямых определяет фототок и, в конечном счете, спектральную чувствительность каналов

В силу различной спектральной фоточувствительности п- и р-областей, определяемой их глубиной расположения относительно поверхности структуры фотоячейки, времена фоторелаксации (заполнения) этих областей фотогенерируемыми носителями должны быть разными и зависеть от длины волны поглощаемого оптического излучения На рис 4 изображены зависимости времен фоторелаксации п- и р-областей фотоячейки от длины волны поглощаемого оптического излучения Они получены на основе численного расчета величин генерируемых фототоков 1„,рфото и максимальных поверхностных концентраций фотоносителей, заполняющих соответствующие "потенциальные ямы" за время фоторелаксации, согласно следующему соотношению-

ед сА2> 5

гп,рфото яч

п.рфото ~ т ,

1п,рфото

поглощаемого оптического излучения (области 1 - п+, 2 - р, 3 - п) Освещенность Р=3 Вт/см2.

Из рис 4 следует, что наименьшие времена фоторелаксации при Р=3 Вт/см2 составляют величины 130 не (кривая 1), 120 не (кривая 2) и 75 не (кривая 3) и наблюдаются в диапазонах длин волн поглощаемого оптического излучения, в соответствующих максимальной фоточувствительности и- и р-областей фотоячейки В целом время фоторелаксации фотоячейки определяется наименьшим из указанных времен при заданной ее освещенности Установлено, что при уменьшении освещенности фотоячейки допустимое время накопления (освещения) пропорционально увеличивается.

При разработке фотоприемного устройства важно знать предполагаемые значения отношений сигнал/шум, для считываемых фотосигналов из и- и р-областей фотоячейки При этом учтено, что шумовой сигнал должен возникать в основном в результате флуктуаций поглощаемого светового потока, термических флуктуаций темнового заряда в пи р-областях, а также вследствие наличия процессов генерации-рекомбинации электронов и дырок через глубокие ловушки в этих областях Исходя из электрической схемы фотодиода, учитывающей его емкость и внутреннее активное сопротивление, была рассчитана величина выходной мощности фотосигнала на выходе приповерхностного фотодиода на согласованное сопротивление нагрузки, которая равна Рсиг„=3,1 1С9 Вт При этом освещенность поверхности фотоячейки равнялась Р=0,135 Вт/см2 и соответствовала освещенности, создаваемой

дневным солнечным небом, а~0,3 - квантовый выход фотоносителей в кремнии, S=3,5x3,9 мкм2 - площадь фоточувствительной поверхности. На основе шумовой эквивалентной схемы приповерхностного фотодиода были рассчитаны величины выходных мощностей его шумов, а именно "дробового" шума поглощаемых квантов света Рдроб=8,4 Iff12 Вт, генерационно-рекомбинационного шума Ррек=1,0 10'п Вт и теплового шума Pmem-1> 7Ю'и Вт Полная выходная мощность шума равна сумме трех рассмотренных составляющих РШум=9,4 10~12 Вт Тогда отношение сигнал/шум по мощности с учетом рассмотренных составляющих шума

Следует отметить, что для регистрации очень малых световых потоков (освещенностей), например в 10 раз меньших освещенности, создаваемой дневным небом (Р=0,0135 Вт/см2) рассматриваемую трехди-одную фотоячейку необходимо охладить (например, до 80К), чтобы существенно уменьшить влияние тепловых шумов на выходной сигнал и иметь достаточно высокое отношение сигнал/шум ~200.

Для создания спектрально-селективных фотоприемников необходима разработка конструкции фоточувствительной ячейки, обладающей минимальной занимаемой площадью на кристалле и включающей в себя электронные схемы считывания фотосигналов и обеспечивающей разделение регистрируемого оптического излучения на отдельные спектральные диапазоны длин волн, "синий", "зеленый" и "красный" При этом оптимизирована топология фотоячейки Электронные схемы считывания выполнены только на «-канальных МОП транзисторах субмикронных размеров Интеграция фотоячейки в фоточувствительную матрицу предполагает схемотехническую организацию, при которой существует три горизонтальные "шины выборки строк" (т е каждой п- и р-области фотоячейки), а считывание каждого фотосигнала осуществляется на одну вертикальную "шину столбца" (разрядов).

Особенностью конструкции рассматриваемой фотоячейки является наличие непосредственного электрического контакта к каждой ее п- и р-области. Процессы установки начального обедненного состояния этих областей внешними напряжениями V/, У2, У3, а также последующие процессы считывания накопленных в результате освещения фотозарядов электронов (или дырок) осуществляются с помощью соответствующих электрических схем считывания, которые в простейшем случае включают три «-канальных МОП транзистора транзистор установки

равно

обедняющего напряжения на п- (или р-) области, усилительный транзистор и транзистор считывания выходного фотосигнала (фототока)

МОП транзисторы схем считывания фотосигналов выполняются на общей с фоточувствительной ячейкой р-подложке в дополнительной р+-области (л^=1Ю17см~3) Стоки/истоки транзисторов формируются в одном технологическом процессе с приповерхностной «-областью фотоячейки. Для создания компактной многослойной разводки шин можно использовать три слоя металлизации, разделенных слоями диэлектриков Может быть также применен верхний четвертый слой металла на диэлектрике, защищающий всю матрицу от света с соответствующими окнами для фоточувствительных п- и р-областей фотоячеек В качестве минимального топологического размера рассматриваемой структуры фотоячейки выбрали — 0,35 мкм

Показано, что, исходя из рассмотренных в работе топологических размеров, шаг фотоячейки по вертикальной и горизонтальной осям равен 9,1мкм, а ее площадь равна = 9,1 х 9,\мкмг. Учитывая окна в верхнем слое защитной металлизации, размер фоточувствительной площади равен 4,5х4,5мкм2, что соответствует коэффициенту заполнения ~ 25%

В четвертой главе с целью увеличения селективности разложения "белого" света на спектральные диапазоны длин волн представлены результаты исследований фотоэлектрических процессов в предложенной в работе фотоячейке, включающей в себя пять вертикально-соединенных фотодиодов При этом имеется пять р-и-переходов с расположением их металлургических границ от поверхности на расстояниях (мкм) 0,2, 0,7, 1,2, 1,7, 2,5 (рис 5) Концентрации легирующих примесей равны в глубокой и-области - А^ =1 1016слГэ, в глубокой р-области над ней - = 1 1017слГ3, в средней «-области -

=1 1018слГ3, в средней р-области над ней - = 1 1011 см~3 и приповерхностной п- области - = 1 • \ 019 см'г, в р-подложке -

= 1-1015 см'3 Оптимизированные величины управляющих напряжений ^ =^3=^5 =ЗВ Для и-областей, = = дляр-областей

На рис. 6 изображены одномерные распределения электрического потенциала в полупроводниковой толще структуры пятидиодной фотоячейки в начальном обедненном (кривая 1) и конечном заполненном (кривая 2) состояниях

оптическое излучение

Угодл V, V,

шин

п -срои

р-слои

п-слои

р-слои

л-слои

V, V, V,

-их

0.7ц т 1.2цт

р-подложка

Рис. 5. Схематический разрез фогочувствительной ячейки, содержащей пять вертикально-интегрированных р-л-пере ходов. V,, У2, V,, У4) V, - управляющие напряжения,

V*. „(х). В

..... ...........

п л—, ДН

1 \2 \

- —^

Г • V - - • ;• ;■'{ т Г

J и

О 2 4 6 8 X, МШ

Рис. 6. Распределение электрического потенциала в пятидиодной вертикальной фотоячейке при Т=300К. Кривая 1 - начальное стационарное обедненное состояние п- и р - областей, управляющие напряжения равны: ^ = Г7, = К; = +1,55; Уг = = — 1,0В; кривая 2 -

равновесное состояние, соответствующие управляющие напряжения равны: У)= Уг= У3 = У4~ У}~0.

Электронные схемы считывания фотосигналов из каждой п- и />-области пятидиодной фотоячейки аналогичны схемам считывания трех диодной фотоячейки и выполняются в прилегающих к ее фоточувствительной части />+-областях. При минимальном топологическом размере 0,35 мкм полная площадь фотоячейки равна Sяч =11x11 мкм2, а коэффициент ее заполнения фоточувствительной частью площадью 5 х S мкм 2 равен ~21%

При анализе процессов накопления фотозарядов в и- и /^-областях по изменению толщин электронейтральных областей при их заполнении фотоносителями и наличию соответствующих концентраций легирующих примесей в них рассчитаны максимальные величины фотоносителей, собираемых в каждой "потенциальной яме"

• в глубокой «-области ~ &дп1фот>=2,62101 W2 >

. в /^-области - ддруфото=8,21011 см~2 >

• в средней п-области - Адп2фото=ПА îo11™""2'

. в средней /»-области - юр1фот(ГитъП™2>

• в приповерхностной и-области —Дд ^ _9 64 ю1 'см-2

Используя эти данные, получены времена терморелаксации п- и р-областей (формула (2)) т*ерм=о,ош- 7^=0,0210 7^=0,06^

тР^рм=0,022с > Т^ерм=0,047с В качестве общего времени терморелаксации всей структуры выбрано наименьшее из указанных времен, поэтому время цикла управления фотоячейкой равно 18 мкс, а соответствующая частота цикла управления фотоячейкой равна 56 кГц Полученные величины сравнимы с аналогичными величинами для вертикальной трех-диодной фотоячейки

В главе исследованы процессы накопления фотозарядов в п- и р-областях пятидиодной фотоячейки В результате физического анализа получены уравнения, описывающие процессы фотогенерации электронов и дырок в и- и р-областях рассматриваемой структуры, с учетом толщин ОПЗ и коэффициентов поглощения излучения для рассматриваемой длины волны Численное решение этих уравнений позволило получить зависимости поверхностных концентраций накапливаемых фотоносителей в л- и /»-областях от длительности времени освещения

1ф, отн ед

1

2

3

1 О

02

04

0.6

0.8

О

04 05 06 07 08 09 1 О X , МКМ

Рис 7 Спектральные характеристики фоточувствительностей п-областей пятидиодной фотоячейки (сплошные линии) 1 - приповерхностная, 2 - средняя, 3 - глубокая Для сравнения пунктиром указаны спектральные характеристики фоточувствительностей и- и /»-областей трехдиодной фотоячейки

оптическим излучением, которые имеют линейный характер до полного заполнения "потенциальных ям" этих областей

Получены зависимости времен фоторелаксации п- и р-областей фотоячейки от длины волны поглощаемого оптического излучения Наименьшие времена фоторелаксации при Р=3 Вт/см2 составляют величины 44нс (глубокая «-область), 222нс (глубокая /»-область), 446нс (средняя «-область); 167нс (средняя /^-область), 132нс (приповерхностная и-область) Вне диапазонов максимальных фоточувствительностей времена фоторелаксации существенно возрастают. В целом время фоторелаксации фотоячейки определяется наименьшим из указанных времен при заданной ее освещенности, чтобы не было переполнения "потенциальных ям"

На основе исследования процессов фоторелаксации «- и ^-областей фотоячейки путем численного решения соответствующих уравнений фоторелаксации получены на основе рассчитанных фототоков спектральные характеристики фоточувствительностей каждой «-области структуры рассматриваемой пятидиодной фотоячейки Их сравнение с соответствующими спектральными характеристиками фоточувствительностей трехдиодной фотоячейки дано на рис 7

Установлено, что предложенная фотоячейка с пятью вертикально-интегрированными фотодиодами проявляет большую селективность в разделении оптического диапазона длин волн на три спектральные области "синюю", "зеленую" и "красную" Спектральные кривые более узкие и эффективнее разделены по длинам волн Это достигается особенностью конструкции пятидиодной фотоячейки, в которой и-области, создающие фотосигнал указанных спектральных диапазонов разделены толщинами промежуточных /»-областей

Наличие еще двух дополнительных фотосигналов, считываемых из двух р-областей дает еще два дополнительных спектральных диапазона с максимумами, соответствующими длинам волн 0,46 мкм и 0,6 мкм Указанные особенности пятидиодной фотоячейки расширяют ее применение в качестве спектрозонального фотоприемника для систем технического зрения

В пятой главе представлены результаты исследования распределений электрофизических параметров, включая распределения электрического потенциала, электрического поля, плотности тока, концентраций носителей заряда, для изучения возможности изоляции фоточувствительного элемента ИК диапазона из узкозонного полупроводникового материала свинец-олово-германий-теллур (СОГТ) при его интеграции с кремниевой схемой считывания фотосигнала Исследование проводилось путем двумерного математического моделирования интегральной структуры фоточувствительного элемента, представленной на рис 8, с использованием программы КЕ ТСАБ Размеры фоточувствительного элемента 30x30 мкм2, толщина 1 мкм, размер поры соответствовал толщине слоя диэлектрика и составлял 0,2 мкм

Для создания монокристаллических фотоприемников необходимо согласование как постоянных решеток, так и коэффициентов их теплового расширения В качестве буферного слоя, который обеспечивает лучшее соответствие и согласование кремния с СОГТ по указанным параметрам, используется ВаР2. До настоящего времени не решена задача изготовления качественных слоев на основе ВаР2, обеспечивающих согласование по параметрам решетки и температурным коэффициентам для изоляции фоточувствительного элемента ИК диапазона при его интеграции на кремниевой подложке Пористость диэлектрика ВаР2 приводит к нарушению изоляции, в результате чего наблюдается эффект шунтирования фоторезистора на кремниевую подложку через пору Это приводит к неоднородному распределению электрического потенциала

встроенный приповерхностный канал л-типа

V

у подл

Рис 8 Структура интегрального фоточувствительного элемента У!=Упода=0 В, У2=1 В

в фоторезисторе и существенному току утечки в подложку

Для обеспечения изоляции фоторезистора от кремниевой подложки была проанализирована структура, которая имела встроенный приповерхностный канал п - типа с объемной концентрацией легирующей примеси 1017-1018 см"3 и глубиной 0,1 мкм В этом случае через пору фоточувствительный элемент контактирует с «-встроенным каналом и наблюдается равномерное распределение электрического потенциала в фоторезисторе Исследование зависимости плотности тока от температуры и напряжения на подложке показали, что ток течет только через фоточувствительный элемент, а ток утечки через встроенный канал и подложку пренебрежимо мал Исследования были проведены в широком температурном диапазоне (20-300)К

Исследования показали, что при объемной концентрации встроенного канала 1017 см"3 он обедняется полностью и изолирует поры в диэлектрике, а следовательно, и фоточувствительный слой от подложки уже при нулевом напряжении на ней

В этой главе представлена комбинированная фотоячейка, состоящая из трехдиодной фотоячейки видимого диапазона длин волн и ИК фотоячейки

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 В результате теоретических исследований распределений электрического потенциала в фоточувствительных структурах с тремя и пятью вертикально-интегрированными р-н-переходами установлены и оптимизированы толщины последовательно расположенных «- и р-областей, а также концентрации легирующих примесей в них, обеспечивающие формирование "потенциальных ям" в объеме полупроводника Показано, что величины управляющих обедняющих напряжений, равные для «-областей +3 В, для ¿^-областей +1 В в трехдиодной и -1 В в пятидиодной фотоячейке создают необходимый рельеф электрического потенциала для накопления в "потенциальных ямах" «- и /»-областей фотоносителей 2. Установлено, что общее время терморелаксации составляет 12 мс для трехдиодной и 18 мс для пятидиодной фотоячеек, определены номинальные частоты управления работой фотоячеек и времена фоторелаксации (времена заполнения "потенциальных ям" фотоносителями) для трех- и пятидиодных фотоячеек 3 На основе анализа электрической и шумовой эквивалентных схем фотодиода рассчитаны отношения сигнал/шум по мощности с учетом "дробового" шума квантов поглощаемого светового потока, ге-нерационно-рекомбинационного и теплового шумов, которые составляют 329 и 163 для освещенности 0,135 Вт/см2 и 0,0135 Вт/см2, соответственно

4. Показано, что спектральные характеристики фоточувствительно-стей областей фотоячейки с тремя вертикально-интегрированными ¿»-«-переходами разделены по длинам волн оптического диапазона так, что максимумы спектральных фоточувствительностей приходятся соответственно на длины волн. 0,42 мкм для приповерхностной «-области, 0,5 мкм для средней ¿»-области, 0,62 мкм для глубокой «-области

5 Установлено, что увеличение вертикально-интегрированных р-п-переходов в фотоячейке до пяти приводит к увеличению спектральной селективности фоточувствительностей за счет более резкого разделения по длинам волн регистрируемого спектра излучения и

что максимумы спектральных фоточувствительностей приходятся на длины волн 0,42 мкм для приповерхностной «-области, 0,47 мкм для средней /»-области, 0,53 мкм для средней «-области, 0,62 мкм для глубокой /»-области, 0,7 мкм д ля глубокой «-области 6. Показано, что временные зависимости по накоплению фотозарядов в "потенциальных ямах" «- и /»-областей имеют линейный характер вплоть до их допустимого предельного значения, обусловленного переполнением "потенциальных ям" 7 Установлено, что основную проблему в изоляции слоя фоточувствительного материала свинец-олово-германий-теллур (СОГТ) от кремниевой подложки создает пористость диэлектрика и показано, что встроенный в кремниевую подложку поверхностный канал и-типа с максимальной объемной концентрацией легирующей примеси 1017-1018 см"3 и глубиной 0,1 мкм позволяет исключить эффект шунтирования ИК фоточувствительного элемента на полупроводниковую подложку через поры в диэлектрике

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах-

1 Володин Е Б , Игнатьева Е А , Уздовский В В Моделирование включения интегральных ИК фоторезисторов в КМОП мультиплексор // Тезисы 5-й Международной научно-технической конференции "Электроника и информатика 2005", ноябрь 2005, Москва, МИЭТ, с.14-15.

2 Игнатьева Е А Моделирование процессов включения ИК фотоприемников в КМОП мультиплексор // Тезисы 13-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2006", 19-21 апреля 2006, Москва, МИЭТ, с 9

3 Володин Е Б , Игнатьева Е А, Уздовский В В Исследование глубо-коохлаждаемого ИК фоторезистора, интегрированного в схему считывания // IEEE 2006 International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials Proceedings 7-th Annual, Erlagol, Altai - July 1-5, 2006, p 111-112

4. Володин E Б, Игнатьева E A, Уздовский В В Моделирование фотоэлектрических процессов в элементах соединения ИК фотоприемных структур с КМОП мультиплексором // Труды 10-й международной научной конференции и школы-семинара. "Актуальные проблемы

твердотельной электроники и микроэлектроники", 24-29 сент 2006, Дивноморское, Россия, ТРТУ, часть 1, с 132-135

5 Игнатьева ЕА Приборно-технологическое моделирование и оптимизация основных компонентов многоспектрального матричного фотоприемника с совмещением видимого и ИК диапазонов // Всероссийский молодежный научно-инновационный конкурс-конференция "Электроника-2006", 30 нояб , МИЭТ, 2006, с 19

6 Володин Е Б , Игнатьева Е А , Уздовский В В Моделирование и оптимизация кремниевой субмикронной КМОП структуры для интегрального фотоприемника с совмещением цветного видимого и ИК диапазонов // "Нанотехнологии в электронике Сборник научных трудов", декабрь, 2006, с 156-165

7 Володин Е Б , Игнатьева Е А , Уздовский В В Моделирование процессов включения ИК фотоприемников в КМОП мультиплексор // "Известия ВУЗов Электроника", 2007, №1, с 28-35

8 Игнатьева ЕА Двумерное моделирование субмикронных МОП-транзисторов схем считывания перспективных охлаждаемых ИК фотоприемников // Тезисы 13-й ежегодной международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика", 1-2 марта 2007, Москва, МЭИ, т1, с 271-272

9 Игнатьева ЕА Моделирование и оптимизация КМОП структуры для вертикально интегрированных в нее одноконтактных фотодетекторов с разделением цветов видимого спектрального диапазона // Тезисы 14-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2007", 18-20 апреля 2007, Москва, МИЭТ, с 7

10 Володин Е Б , Игнатьева Е А, Уздовский В В Двумерное моделирование субмикронных МОП-транзисторов, включаемых в схемы считывания перспективных охлаждаемых ИК фотоприемников // "Известия ВУЗов Электроника", 2007, № 4,с. 21-27.

11 Володин Е Б., Игнатьева Е А., Уздовский В В Моделирование и оптимизация КМОП структуры для вертикально интегрированных в нее одноконтактных фотодетекторов с разделением цветов видимого спектрального диапазона // "Известия ВУЗов Электроника", 2007, №6, с 28-35

12 Володин Е Б , Игнатьева Е А, Уздовский В В Моделирование предельно малого одноконтактного фотодетектора видимого диапазона с вертикальным разделением цветов, интегрированного в зазор ячей-

kh HK (jjoToaexeKTopa // IEEE 2007 International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials Proceedings 8-th Annual, Erlagol, Altai-July 1-5,2007, p 118-120.

Заказ Тираж 90 экз. Уч -изд л формат 60x84 1/16 Отпечатано в типографии МИЭТ 124498, Москва, МИЭТ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ФОТОПРИЕМНИКОВ,. СПЕКТРАЛЬНО-СЕЛЕКТИВНЫХ В ВИДИМОМ И ИНФРАКРАСНОМ

ДИАПАЗОНАХ.

1 .1. Спектрально-селективные фотоприемники видимого и инфракрасного диапазонов.

1.2. Конструкции ячеек матричных интегральных фотоприемников, осуществляющих селекцию до трех цветов в видимом, а также в инфракрасном диапазонах.

1.3. Задачи исследования.

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ISE TCAD

ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕГРАЛЬНОГО ФОТОПРИЕМНИКА.

2.1. Приборно-технологическое моделирование как метод исследования полупроводниковых структур.

2.2. Возможности САПР ISE TCAD.

Актуальность темы

Перспективным направлением в разработке фотоэлектрических преобразователей изображений (ФЭПИ) является создание многоспектральных фотоприемников с интеграцией в каждом фоточувствительном элементе фотодетекторов различных спектральных диапазонов оптического излучения. Регистрация изображения объекта в нескольких спектральных диапазонах обогащает его дополнительными признаками, что повышает достоверность и качество распознавания в сравнении с информацией, получаемой моноспектральными фотоприемниками. Такие фотоприемники позволят существенно повысить эффективность систем технического зрения по обнаружению и распознаванию объектов и их идентификации при максимальной дальности и плохих погодных условиях (туман, задымленность, слабая освещенность). Распознавание образов такими ФЭПИ может осуществляться при малых отношениях сигнала к шуму.

Создание фоточувствительных элементов спектрально-селективных ФЭПИ для различных диапазонов излучения, интегрированных на одном кристалле со считывающей электронной схемой, является одной из актуальных проблем микроэлектроники. Однако, использование нескольких узкополосных моноспектральных фотоприемников на различных длинах волн неэффективно, так как изображения от разных фотокамер трудно совместить из-за вибраций и других причин. При этом длина волны выступает как дополнительная координата, наряду с пространственными координатами, и каждое изображение должно быть жестко связано с этими координатами.

Разработка интегральных спектрально-селективных фотоэлектрических преобразователей изображений и их промышленное производство позволит устранить указанные проблемы. Поэтому актуальной задачей для разработки многоспекгральных ФЭПИ является исследование фотоэлектрических процессов в фоточувствительных элементах, выполненных на основе вертикально-интегрированных диодных структур, предназначенных для регистрации по отдельности "синего", "зеленого" и "красного" диапазонов видимого спектра излучения. Представляет также интерес исследование изоляции фотоячейки инфракрасного (ИК) диапазона, выполненной на основе узкозонного полупроводникового материала (свинец-олово-германий-теллур (СОГТ)), которая может быть совмещена с указанной фотоячейкой оптического диапазона на общей кремниевой подложке.

Приборно-технологическое моделирование является неотъемлемой частью современного микроэлектронного производства, обеспечивая возможность заменить реальные эксперименты компьютерными и ускорить разработку новых приборов или оптимизацию уже существующих. Моделирование основано на решении фундаментальной системы уравнений, благодаря чему этот подход является универсальным.

Важнейшим параметром, определяющим характеристики ФЭПИ, является коэффициент заполнения минимальной ячейки разложения изображения фоточувствительным материалом. Ужесточение требований к пространственному разрешению матричных фотоприемников требует уменьшения размеров отдельных чувствительных элементов и промежутков между ними.

Цель работы

Исследования на основе математического анализа и численного моделирования фотоэлектрических процессов в вертикально-интегрированных диодных структурах, направленные на создание матричного фотоприемника оптического и инфракрасного диапазонов длин волн, работающих при комнатной и криогенных температурах.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- исследование распределения потенциала электрического поля и оптимизация параметров слоев и управляющих напряжений вертикально-интегрированных фоточувствительных ячеек с тремя и пятью р-и-переходами, регистрирующих "синий", "зеленый" и "красный" диапазоны длин волн видимого спектра оптического излучения;

- расчет поверхностных концентраций накапливаемых фотоносителей и времени терморелаксации указанных фоточувствительных ячеек;

- исследование фотоэлектрических процессов накопления неравновесных носителей заряда, процессов фоторелаксации и спектральных характеристик фоточувствительностей п- и ^-областей трехдиодной и пятидиодной вертикально-интегрированных фоточувствительных ячеек; - исследование влияния буферного диэлектрика на основе BaF2 на электрические параметры в широком диапазоне температур и анализ возможности совмещения фоточувствительных элементов на основе узкозонных полупроводников с кремниевой интегральной схемой считывания фотосигнала, выполненной на к кремниевой подложке.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретических исследований, позволившие установить глубины залегания /7-и-переходов, концентрации фоточувствительных слоев и управляющие напряжения, приложенные к каждой п- и р-обласги вертикально-интегрированных фотоячеек с тремя и пятью ^-«-переходами, обеспечивающие наилучшую селективность накопления фотозарядов.

2. Результаты теоретического анализа и моделирования фотоэлектрических процессов, позволившие определить поверхностные концентрации фотоносителей в каждой п- и /^-области, вычислить времена терморелаксации и фоторелаксации, рассчитать спектральные характеристики и установить максимумы спектральных фоточувствительностей п- и ^-областей вертикально-интегрированных трехдиодной и пятидиодной фотоячеек.

3. Результаты математического моделирования приповерхностного канала л-типа в кремниевой подложке, позволившего изолировать инфракрасный фоточувствительный элемент на основе узкозонного полупроводника свинец-олово-германий-теллур при наличии пор в буферном слое BaF2 от кремниевой подложки.

Научная новизна

1. В результате теоретических исследований установлены оптимальные параметры последовательно расположенных п- и ^-областей и величины управляющих напряжений для фоточувствительных структур с тремя и пятью вертикально-интегрированными /?-и-переходами.

2. Определены времена терморелаксации и фоторелаксации, установлены номинальные частоты управления работой указанных трехдиодной и пятидиодной фотоячеек.

3. Рассчитаны спектральные характеристики фоточувствительностей п- и р~ областей трехдиодной и пятидиодной вертикально-интегрированных фотоячеек и показано, что оба типа ячеек позволяют регистрировать "синий", "зеленый" и "красный" диапазоны длин волн видимого спектра оптического излучения и при этом пятидиодная фотоячейка обладает лучшей селективностью.

4. Разработан способ интеграции фоточувствительного элемента инфракрасного диапазона из узкозонного полупроводника свинец-олово-германий-теллур в электронную схему считывания сигнала. Для пористого буферного слоя BaF2 предложен способ, исключающий эффект шунтирования фоточувствительного элемента через поры в диэлектрике.

Практическая значимость

1. Установленные параметры фоточувствительных слоев и их фотоэлектрический характеристики для вертикально-интегрированных структур с тремя и пятью р-л-переходами, обеспечивающие селективное разделение видимого света на "синий", "зеленый" и "красный" диапазоны, могут быть использованы при разработке новых высокочувствительных монокристаллических спектрально-селективных фотоприемных устройств.

2. Рассчитанные характеристики приповерхностного канала, встроенного в кремниевую подложку, могут быть использованы для изоляции фоторезистора от кремниевой подложки при наличии пористого буферного слоя между ними при разработке интегральных фоточувствительных элементов фотоэлектрических преобразователей изображений.

Достоверность результатов исследования

Теоретические исследования, проведенные в данной работе с помощью методов математического анализа и численного моделирования на ЭВМ, базируются на фундаментальных положениях физики полупроводников и полупроводниковых приборов. Моделирование фотоэлектрических процессов в объемных структурах полупроводника выполнено с помощью широко апробированного программно-технологического обеспечения ISE TCAD. Результаты численного моделирования распределения электрических полей в диодных структурах согласуются с результатами их аналитических исследований и с данными, известными из литературных источников.

Апробация результатов работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• 5-ая Международная научно-техническая конференция: "Электроника и информатика 2005", Москва, Зеленоград, ноябрь 2005.

• 13-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: "Микроэлектроника и информатика 2006", Москва, Зеленоград, 19-21 апреля 2006.

• IEEE 2006 International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials Proceedings 7-th Annual, Erlagol, Altai - July 1-5,2006.

• 10-ая Международная научная конференция и школа-семинар: "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники", Дивноморское, Россия, 24-29 сент. 2006.

• Всероссийский молодежный научно-инновационный конкурс-конференция "Электроника-2006", Москва, Зеленоград, 30 нояб., 2006.

• 13-ая ежегодная международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: "Радиоэлектроника, элеюротехника и энергетика", Москва, 12 марта 2007.

• 14-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: "Микроэлектроника и информатика 2007", Москва, Зеленоград, 18-20 апреля 2007.

• IEEE 2007 International Workshop and Tutorials on Electron Devices and Materials Proceedings 8-th Annual, Erlagol, Altai - July 1-5,2007.

Публикации

Результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, из которых 6 статей в научных журналах и 6 тезисов докладов на научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы.

Основные результаты настоящей работы можно сформулировать следующим образом:

1. В результате теоретических исследований распределений электрического потенциала в фоточувствительных структурах с тремя и пятью вертикально-интегрированными ^-«-переходами установлены и оптимизированы толщины последовательно расположенных «- и р-областей, а также концентрации легирующих примесей в них, обеспечивающие формирование "потенциальных ям" в объеме полупроводника. Показано, что величины управляющих обедняющих напряжений, равные для «-областей +3 В; для р-областей +1 В в трехдиодной и -1 В в пятидиодной фотоячейке создают необходимый рельеф электрического потенциала для накопления в "потенциальных ямах" «- и р-областей фотоносителей.

2. Установлено, что общее время терморелаксации составляет 12 мс для трехдиодной и 18 мс для пятидиодной фотоячеек, определены номинальные частоты управления работой фотоячеек и времена фоторелаксации (времена заполнения "потенциальных ям" фотоносителями) для трех- и пятидиодных фотоячеек.

3. На основе анализа электрической и шумовой эквивалентных схем фотодиода рассчитаны отношения сигнал/шум по мощности с учетом "дробового" шума квантов поглощаемого светового потока, генерационно-рекомбинационного и л теплового шумов, которые составляют 329 и 163 для освещенности 0,135 Вт/см и 0,0135 Вт/см2, соответственно.

4. Показано, что спектральные характеристики фоточувствительностей областей фотоячейки с тремя вертикально-интегрированными ^-«-переходами разделены по длинам волн оптического диапазона так, что максимумы спектральных фоточувствительностей приходятся соответственно на длины волн: 0,42 мкм для приповерхностной «-области, 0,5 мкм для средней р-области, 0,62 мкм для глубокой «-области.

5. Установлено, что увеличение вертикально-интегрированных р-л-переходов в фотоячейке до пяти приводит к увеличению спектральной селективности фоточувствительностей за счет более резкого разделения по длинам волн регистрируемого спектра излучения и что максимумы спектральных фоточувствительностей приходятся на длины волн: 0,42 мкм для приповерхностной «-области, 0,47 мкм для средней р-области, 0,53 мкм для средней «-области, 0,62 мкм для глубокой р-области, 0,7 мкм для глубокой п-области.

6. Показано, что временные зависимости по накоплению фотозарядов в "потенциальных ямах" «- и /^-областей имеют линейный характер вплоть до их допустимого предельного значения, обусловленного переполнением "потенциальных ям".

7. Установлено, что основную проблему в изоляции слоя фоточувствительного материала свинец-олово-германий-теллур (СОГТ) от кремниевой подложки создает пористость диэлектрика и показано, что встроенный в кремниевую подложку поверхностный канал «-типа с максимальной объемной концентрацией легирующей примеси 1017-1018 см"3 и глубиной 0,1 мкм позволяет исключить эффект шунтирования ИК фоточувствительного элемента на полупроводниковую подложку через поры в диэлектрике.

Выражаю глубокую благодарность канд. физ.-мат. наук Хайновскому Владимиру Ивановичу, канд. техн. наук Володину Евгению Борисовичу и докт. физ.-мат. наук Уздовскому Валерию Владимировичу за постоянное внимание и консультации при выполнении работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Khainovskii V.I. and Uzdovskii V.V. Spectrozonal two-channel volumetric charge coupled device // Proc. 3rd Mideuropean Symp. Exhib. on Sem. Eng. and Techn. "SET-92", Warsaw, Poland, Oct. 12-14,1992, p.281.

2. Хайновский В.И., Уздовский B.B. Фоточувствительный спектрозональный двухканальный объемный прибор с зарядовой связью // Труды всесоюзной конференции «ПЗС-92», Геленджик, Россия, сентябрь 27 октябрь 2, 1992, часть 1, с.3-4.

3. Barsan R. Characteristics of the Overlaid Charge-Coupled Device // IEEE Transactions on Electron Devices, v.ED-26, №2, 1979, pp. 123-131.

4. Khainovskii V.I., Uzdovskii V.V. Theoretical and experimental study of photoelectric characteristics of the two-channel bulk charge-coupled device // Optical Engineering, v.33, №7, July, 1994, pp. 2352-2356.

5. Khainovskii V.I. and Uzdovskii V.V. Photoelectrical characteristics of the spectrozonal two-channel bulk charge coupled device // Proc. 40th Int. Symp. Opt. Eng. Inst., San Diego, California, USA, v.2551,13-14 July, 1995, pp. 189-196.

6. Khainovskii V.I. and Uzdovskii V.V. Numerical simulation of photoelectrical characteristics of the spectrozonal three-channel bulk charge coupled device // Optical Engineering, v.36, June 1997, pp. 1678-1684.

7. Хайновский В.И., Уздовский В.В., Гордо Н.М. Многофункциональные спекгрозональные фоточувствительные объемные приборы с зарядовой связью //Изв. Вузов. Электроника,№3,1999, с.45-51.

8. Хайновский В.И., Уздовский В.В., Гордо Н.М., Федоров Р.А. Моделирование процессов фоторелаксации в многоканальных объемных фоточувствительных приборах с зарядовой связью // Изв. Вузов. Электроника, №1,2000, с.28-35.

9. Eberhardt К., Neidlinger Т., Schubert М.В. Three-Color Sensor Based on Amorphous n-i-p-i-n Layer Sequence // IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.42, №10, oct. 1995, pp. 1763-1768.

10. Zimmer J., Knipp D., Stiebig H., Wagner H. Amorphous Silicon-Based Unipolar Detector for Color Recognition // IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.46, №5, may 1999, pp. 884-891.

11. Topic М., Stiebig Н., Knipp D., Smole F. Optimization of a-Si:H-Based Three-Terminal Three-Color Detectors // IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.46, №9, sept. 1999, pp. 1839-1845.

12. Gradisnik V., Pavlovic M., Pivac В., Zulim I. Study of the Color Detection og a-Si:H by Transient Response in the Visible Range // IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.49, №4, apr. 2002, pp. 550-556.

13. Cho K.-D., Tae H.-S., Chien S.-I. Improvement of Color Temperature Using1.dependent Control of Red, Green, Blue Luminance in AC Plasma Display Panel // IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.50, №2, feb. 2003, pp. 359-364.

14. Kwon H.I., Kang I.M., Park B.-G., Lee J.D. Park S.S. // The Analysis of Dark Signals in the CMOS APS Imagers From the Characterization of Test Structures // IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.51, №2, feb. 2004, pp. 178-183.

15. Merrill R.B. Color Separation in an Active Pixel Cell Imaging Array Using a Triple-Well-Structure // US Patent №5,969,875, Int.Cl. G01J 3/50, U.S.C1. 250/226, 12 Oct. 1999.

16. Han S., Jung J.-Y. and Neikirk D.P. Multilayer Fabry-Perot Microbolometers for 1 Infrared Wavelength Selective Detection // Proc. SPIE, 6206, 2006, 62061-1+6206110.

17. Han S., Kim J., Sohn Y. and Neikirk D.P. Design of Infrared Wavelength-Selective Microbolometers Using Planar Multimode Detectors // Electronics Letters, vol. 40, Issue: 22,28 Oct. 2004, pp. 1410-1411.

18. Knott E.F., Langseth K.B. Performance degradation of Jaumann Absorbers due to curvature // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. AP-28.no. IJan, 1980, pp. 137-139.

19. Tidrow M.Z, Chiang J.C., Li S.S. and Bacher K. A high strain two-stack two-color quantum well infrared photodetector // Applied Physics Letters, vol. 70(7), Feb. 17, 1997, pp. 859-861.

20. Gunning W. J., DeNatale J., Stupar P., Borwick R., Dannenberg R., Sczupak R. and Pettersson P.O. Adaptive Focal Plane Array An Example of MEMS, Photonics, and Electronics Integration // Proc. SPIE, 5783,2006, pp. 366-375.

21. Silverglate P.R., Fort D.E. System Design of the CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) Hyperspectral Imager // Proc. SPIE, 5159, 2003, pp. 283-290.

22. Mayer R.R., Waterman J., Schuler J. and Scribner D. Spectral Optimization Studies and Schemes to Enhance Target Detection and Display for a Three-Band Staring LWIR Sensor // Proc. SPIE, 5159,2003, pp. 20-31.

23. Miller H., Yokoyama K.E., Rasmussen K., Engler Т., Rupert J., Flegal B. and Jarecke P.J. Long Wave Hyperspectral Imaging Spectrometer Design and Implementation // Proc. SPIE, 5159,2003, pp. 255-261.

24. Yokoyama K.E., Miller H., Gedman Т., Thordarson S., Figueroa M., Shepanski J., Jarecke P.J. and Lai S. NGST Long-Wave Hyperspectral Imaging Spectrometer System Characterization and Calibration // Proc. SPIE, 5159,2003, pp. 262-274.

25. Lucey P.G., Wilcox B.B. Mini-SWIFTS: an Uncooled LWIR Hyperspectral Sensor // Proc. SPIE, 5159,2003, pp. 275-282.

26. Lucey P.G., Williams Т., Winter M.E. Recent Results from AHI, an LWIR Hyperspectral Imager//Proc. SPIE, 5159,2003, pp. 361-369.

27. Саггапо J., Brown J., Perconti P., Barnard K. Tuning in to Detection: Combining Tunability and High Resolution FLIR Detection Improves Target Recognition // OEmagazine, April 2004, pp. 20-22.

28. Marinelli W.J., Gittins C.M., Gelb A.H. and Green D.B. Tunable Fabry-Perot Etalon Based Long-Wavelength Infrared Imaging Spectrometer // Appl. Opt., 38, 1999, pp. 2594-2604.

29. Chang-Hasnian C.J. Tunable VCSEL // IEEE Journal on Selected Works in Quantum, Vol. 6, №6,2000, pp.978-987.

30. MacLeod H.A. Thin Film Optical Filters // Second Edition, Macmillan Publishing Co., New York, 1986,262 c.

31. Seeger J.I. Charge Control of Parallel-Plate, Electrostatic Actuators and the Tip-In Instability // Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 12, № 5,2003, pp. 656-671.

32. Wijewarnasuriya P.S., Chen Y., Brill G., Dhar N.K., Carmody M., Bailey R., Arias J. Molecular Beam Epitaxy Grown Long Wavelength Infrared HgCdTe on Compliant Si Substrates // Proc. of SPIE, Vol. 6206,2006, pp.620611-1+620611-10.

33. Ashokan R., Boieru P., Chen Y., Faurie J.P., Sirananthan S. Multispectral monolithic infrared focal plane array detectors // US patent, 6,657,194 B2, dec.2,2003.

34. Сусов E.B., Смолин O.B., Володин Е.Б. Фотоприемное устройство для дистанционного зондирования Земли из космоса или с самолета // Наука и технологии в промышленности, № 3,2005, с. 18-22.

35. Villani T.S. Performance of Generation III 640x480 PtSi MOS Aray // Proc. of SPIE, vol.2225, 1994, pp. 2-10.

36. Beystrum Т., Himoto R., Jacksen N., Sutton M. Low cost PbSalt FPA-s // Proc. of SPIE, vol.5406,2004, pp. 287-294.

37. Vergara G. Progress on uncooled PbSe detectors for low cost applications // Proc. of SPIE, vol.5406,2004, pp. 279-286.

38. Antoszewski J., Winchester K.J., Keating A. J., Nguyen Т., Silva K.K., Huang H., Musca C.A., Dell J. M., Faraone L., Mitra P., Beck J.D., Skokan M.R. and Robinsoni

39. J.E. A monolithically integrated HgCdTe SWIR photodetector and tunable MEMS-based optical filter//Proc. SPIE, 5783,2006, pp. 719-727.

40. Kinch M. A., Beck J.D., Wan C.-F., Ma F. and Campbell J. HgCdTe Electron Avalanche Photodiodes // Journal of Electronic Material, 33,9,2004, pp. 630-639.

41. Siliquini J.F., Fynn K.A., Nener B.D., Faraone L., Hartley R. H. Improved device technology for epitaxial HgCdTe infrared photoconducior arrays // ScmicunU. Sci.

42. Technol. 9,1994, pp. 1515 1522.

43. Winchester K.J., Dell J.M. Tunable Fabry-Perot cavities fabricated from PECVD silicon nitride employing zinc sulphide as the sacrificial layer // Journal Micromech. Microeng., 11,2001, pp. 589 594.

44. Hill A.E. and Hoffman G.R. Stress in films of silicon monoxide // British Journal of Applied Physics, vol. 18,1967, pp. 13-22.

45. Growlh of High Quality CdxHgx.,Te by MOVPE onto GaAs Substrates // Journal Cryst.Growth, 72,1985, pp. 120-129.

46. Hishino H., Murakami S., Ebe H. and Nishijima Y. Reduction of autodoped gallium concentration in HgCdTe layers on GaAs grown metalorganic vapour phase epitaxy // Journal Cryst.Growth, 146, 1995, pp. 619-628.

47. Badano G., Ballet P., Zanatta J.P., Millon A., Largeron C., Baylet J., Rothman J., Gravrand O., Castelein P., Chamonal J.P., Destefanis G., Mibord S.and Costa P. High-Resolution FPAs on MBE-Grown HgCdTe/CdTe/Ge // Proc. SPIE, 5964,2005, pp. 40-49.

48. Lee T.S., Zhao J., Chang Y., Ashokan R., Sivananthan S., Boieriu P., Chen Y., Brill G., Wijewarnasuriya P.S.and.Dhar N. MWIR detectors on HgCdTe grown by МВБ on 3-inch diameter silicon substrates // Proc. SPIE, 5564,2004, pp. 113-121.

49. Golding T.D., Holland O.W., Kim M.J., Dinan J.H., Almeida L.A., Arias J.M., Bajaj J., Shih H.D.and Kirk W.P. HgCdTe on Si: Present status and novel buffer layer concepts // Journal Electron Mater., 32,2003, pp. 882-891.

50. Almeida L.A., Hirsch L., Martinka M., Boyd P.R.and Dinan J.H. Improved morpholgy and crystalline quality of MBE CdZnTe/Si // Journal Electron Mater., 30, 2001, pp. 608-617.

51. Almeida L.A., Dhar N.K., Martinka M.and Dinan J.H. HgCdTe heteroepitaxy on three-inch (112) CdZnTe/Si: Ellipsometric control of substrate temperature // Journal Electron Mater., 29,2000, pp. 754-762.

52. Chuh T. FPA Technology Advancements at Rockwell Scientific // Proc. SPIE, 5783, 2005, pp. 907-916.

53. Irvine S.J.C., Tunnicliffe J.and Mullin J.B. The Growth of Highly Uniform Cadmium Mercury Telluride by a new MOVPE Technique // Matt.Lett., 2(4B), 1984, pp. 305312.

54. Tunnicliffe J., Irvine S.J.C., Dosser O.D.and Mullin J.B. A New MOVPE Technique for the Growth of Highly Uniform CMT // Journal Ciyst.Growth, 68, 1984, pp. 245253.

55. Smith E.P.G., Gleason J.K., Pham L.T., Patten E.A. and Welkowsky M.S. Inductively Coupled Plasma Etching of HgCdTe // Journal Electron Mater., 32(7), 2003, pp. 816824.

56. Samson S., Kedia S., Upadhyay V., Agarwal R. MEMS mirror arrays for use in optical spectrometric detection // Proc. SPIE, 6206,2006, pp. 620 624.

57. Wagner E., Smith В., Madden S., Winefordner J. and Mignardi M. Construction and evaluation of a visible spectrometer using digital micromirror spatial light modulation //Applied Spectroscopy, v. 11, 1995, pp. 1715-1719.

58. Samson S., Agarwal R., Kedia S., Wang W., Onishi S. and Bumgarner J. Fabrication processes for packed optical MEMS devices II Proc. ICMENS 2005 Banff, Alberta, Canada, 2005, pp. 113-118.

59. Mandl W., McCarran S. Low power MWIR sensor with pixel A/D Achieves // Proc. SPIE, 6306,2006, pp. 620-626.

60. Mandl W., Shen C., Martin P. Images and Test Results of MOSAD all Digital 640X480 MWIR Prototype Camera // Proceedings of SPIE, Vol. 4131, Infrared, 2006, pp. 78-89.

61. Mandl W. Visible Light Imaging Sensor with A/D Conversion at the Pixel // SPIE proceedings, Vol. 3649, Sensors, Cameras, and Systems for Scientific/Industrial Applications, January 1999, pp. 1-13.

62. Mandl W. and Ennulat R., "Space Based Digital LWIR HgCdTe Staring Focal Plane Array Design" // SPIE proceedings, vol. 3061, Infrared Technology and Applications XXIII, April, 1997, p. 884-894.

63. Horn S., Norton P., Cincotta Т., Stoltz A. J., Benson J. D., Perconti P., Campbell J. Challenges for third-generation cooled imagers // SPIE Proc., Vol. 5074, 2003, pp. 44-51.

64. Smith E.P., Pham L.T., Venzor G.M., Norton E., Newton M., Goetz P., Randall V., Pierce G., Patten E.A., Coussa R.A., Kosai K., Radford W.A., Edwards J., Johnson

65. S.M., Baur S.T., Roth J.A., Nosho В., Jensen J.E., Longshore R.E. Two-color HgCdTe infrared staring focal plane arrays // SPIE Proc., Vol. 5209,2003, pp. 1-13.

66. Миллер Д. Моделирование полупроводниковых приборов и технологическихпроцессов. Последние достижения // М.: Радио и связь, 1989,280 с.

67. Антонетги П. Моделирование элементов и технологических процессов // М.: Радио и связь, 1988,496 с.

68. Польский Б.С. Численное моделирование полупроводниковых приборов // Рига, Зинатне, 1986,168 с.

69. ISE TCAD Manuals, Release 6.1.

70. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Ревелева М.А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем // Учебное пособие, т. 1, М: БИНОМ, 2005,112 с.

71. Володин Е.Б., Игнатьева Е.А., Уздовский В.В. Моделирование и оптимизация кремниевой субмикронной КМОП структуры для интегрального фотоприемника с совмещением цветного видимого и ИК диапазонов //

72. Нанотехнологии в электронике: Сборник научных трудов", декабрь,2006, с.156-165.

73. Володин Е.Б., Игнатьева Е.А., Уздовский В.В. Двумерное моделирование субмикронных МОП-транзисторов, включаемых в схемы считывания перспективных охлаждаемых ИК фотоприемников // "Известия ВУЗов. Электроника", 2007, № 4, с. 21-27.

74. Dash W.C. and Newman R. Intrinsic Optical Absorption in Single-Crystal Germanium and Silicon at 77K and 300K // Physical Rewiew, vol. 99, № 4, august 1955, pp. 1151-1155.

75. Зи С. M. Физика полупроводниковых приборов // М., Мир, 1984,655 с.

76. Рогальский А. Инфракрасные детекторы // Новосибирск: Наука, 2003,636с.

77. Norton P.R. Infrared image sensor status // Proc. SPIE, vol. 2274,1994, pp.82 -92.

78. Kozlowski L.J. HgCdTe focal plane arrays for high performance infrared cameras // Proc. SPIE, Vol. 3179,1997, pp. 200 211.

79. Hewitt M.J., Vampola J.L., Black S.H. and Nielsen C.J. Infrared readout electronics: a historical perspective // Proc. SPIE, Vol. 2226,1994, pp.108 -119.

80. Эннс В.И., Кобзев Ю.Н. Проектирование аналоговых КМОП микросхем // Краткий справочник разработчика. Под ред. ктн В.И. Эннса. М.: Горячая линия, Телеком, 2005,454с.

81. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов // Часть 1,2, Техносфера, М., 2004,415 с., 535 с.

82. Zogg Н., Fach A., Maissen С., Masek J. and Blunier S. Photovoltaic lead-chalcogenide on silicon infrared sensor arrays // Opt. Eng., 33, 1994, pp.1440 1449.

83. Zogg H., Fach A., John J., Muller P., Paglino C. and Tiwari A.N. PbSnSe-on-Si: material and IR-device properties // Proc. SPIE, Vol. 3182,1997, pp.26 29.

84. Rogalski A. IV-VI detectors in Infrared Photor Detectors // SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, 1995, pp. 513 559.

85. Володин Е.Б., Игнатьева E.A., Уздовский B.B. Моделирование включения интегральных ИК фоторезисторов в КМОП мультиплексор // Тезисы докладов V международной научно-технической конференции "Электроника и информатика 2005", нояб. 2005, с. 14 -15.

86. ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫдиплом

87. Настоящий диплом подтверждает, что

88. Место государственной регистрации Зеленоградский отдел ЗАГС1. Убавления ЗАГС Москвы1. Ф Я Фоп0<E1#<EC9IC<B0с офюнлпоб тмгшшшпосяыоО1. Лицензии:

89. РЯСУ №000810, (РАСУ 96 000811, <Б 312153. 1027739841722. УЖ 7731222160.

90. Свидетельство о государственной аккредитации научной организации: Кг 2797 от 27.06.01г. АПО 000445 129327г.Москва,ул.Ени«йосая,яД корт. 2, кв. 1& ЯТелУ&факс (7495)4706206. BSkype: konid6222, ечшА laos@postru6 декабря 2006 года № 0612/06-1

91. Этот проект является оригинальным и имеет важное значение для совершенствования устройств машинного зрения летательных аппаратов.

92. Наше предприятие заинтересовано в получении и использовании результатов этой//. № сР1. На№от1. ОТЗЫВработы.

93. Зам. начальника Центрального Конструкторского Бюро машиностроения1. М.В. Большаков

94. Закрытое Акционерное Общество1. Мультиспектр"143966, г. Реутов Московской области, ул. Гагарина, д. 35 e-mail: info@npomit.ru1. Исх.№17/11от20.11. 061. ОТЗЫВ

95. В целом работа выполнена на высоком научно-техническом уровне и представляет прикладное значение как для нашего предприятия так и для нашей кооперации.

96. Генеральный директор кандидат технических наук, старший научный сотрудник.1. Н.В .Комаров