Influence of Structural Defects on the Electrophysical Parameters of pin-Photodiodes

N. S. Koval’chuk; Ковальчук Н. С.; S. B. Lastovskii; Ластовский С. Б.; V. B. Odzhaev; Оджаев В. Б.; A. N. Petlitskii; Петлицкий А. Н.; V. S. Prosolovich; Просолович В. С.; D. V. Shestovsky; Шестовский Д. В.; V. Yu. Yavid; Явид В. Ю.; Yu. N. Yankovskii; Янковский Ю. Н.

doi:10.31857/S054412692370045X

Influence of Structural Defects on the Electrophysical Parameters of pin-Photodiodes

Authors: Koval’chuk N.S.¹, Lastovskii S.B.², Odzhaev V.B.³, Petlitskii A.N.¹, Prosolovich V.S.³, Shestovsky D.V.¹, Yavid V.Y.³, Yankovskii Y.N.³
Affiliations:
1. OAO INTEGRAL—Holding Management Company
2. Scientific and Practical Materials Research Center, National Academy of Sciences of Belarus
3. Belarusian State University
Issue: Vol 52, No 4 (2023)
Pages: 307-314
Section: ПРИБОРЫ
URL: https://journals.rcsi.science/0544-1269/article/view/138572
DOI: https://doi.org/10.31857/S054412692370045X
EDN: https://elibrary.ru/JBLRNE
ID: 138572

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The results of studies of electrophysical parameters of pin-silicon-based photodiodes, depending on their operating modes (external bias and temperature), manufactured on single-crystal silicon wafers of p-type conduction orientation (100) with ρ = 1000 ohm cm, are presented. The p+-type region (isotype junction) is created by the implantation of boron ions; the n+-type region, by the diffusion of phosphorus from the gas phase. It is established that on the voltage-current characteristics under reverse bias, three regions of dark cur-rent variation depending on the applied voltage can be distinguished, sublinear, superlinear, and linear, caused by various mechanisms of the generation-recombination processes in the depletion region of the pn-junction. A noticeable dependence of the barrier capacitance value (at a frequency of 1 kHz) and the size of the depletion region on temperature is observed only when the applied reverse voltages do not exceed the contact potential difference (V ≤ 1 V).

Keywords

pin-photodiode, barrier capacitance, dark current, generation-recombination processes

References

João Pereira do Carmo, Moebius B., Pfennigbauer M., Bond R., Bakalski I., Foster M., Bellis S., Humphries M., Fisackerly R., Houdou B. Imaging lidars for space applications // Novel Optical Systems Design and Optimization. XI. 2008. V. 7061. P. 70610J-01‒70610J-12.
De Carlo P. M., Roberto L., Marano G., L’Abbate M., Oricchio D., Venditti P. Intersatellite link for earth observation satellites constellation // SPACEOPS, Roma, Italy. 2006. P. 19–23.
Солодуха В.А., Шведов С.В., Петлицкий А.Н., Петлицкая Т.В., Чигирь Г.Г., Пилипенко В.А., Филипеня В.А., Жигулин Д.В., Уситименко Д.С. Анализ дефектов интегральных схем с использованием растрового электронного микроскопа в режиме наведенного тока // Современные информационные и электронные технологии: сборник трудов 19-ой Международной научно-практической конференции, Одесса, 28 мая–01 июня 2018 г. Одесса, 2018. С. 48‒49.
Sze S.M., Lee M.K. Semiconductor Devices: Physics and Technology. Pub. 3. John Wiley & Sons Singapore Pte. Limited. 2012. 582 p.
Буслюк В.В., Оджаев В.Б., Панфиленко А.К., Петлицкий А.Н., Просолович В.С., Филипеня В.А., Янковский Ю.Н. Электрофизические параметры диодов генераторов широкополосного шума // Микроэлектроника. 2020. Т. 49. № 4. С. 315–320.
Liefting R., Wijburg R.C.M., Custer J.C., Wallinga H. Improved device performance by multistep or carbon co-implants. IEEE Trans. Electron Devices // 1994. V. ED-41. P. 50–55.
Оджаев В.Б., Панфиленко А.К., Петлицкий А.Н., Просолович В.С., Шведов С.В., Филипеня В.А., Явид В.Ю., Янковский Ю.Н. Исследование влияния технологических примесей на вольт-амперные характеристики биполярного n-p-n-транзистора // Весцi Нацыянальнай Акадэмii навук Беларусi. Серыя фiзiка-тэхнiчных навук. 2018. Т. 63. № 2. С. 244–249.
Сорокин Ю.Г. Влияние дислокаций на электрические параметры p-n-переходов // Тр. Всес. Электротехнического института. 1980. № 90. С. 91–101.
Plantinga G.H. Effect of dislocation on the transistors parameters fabricated by shallow diffusied // IEEE Trans. Electron Devices. 1969. V. 16. № 4. P. 394–400.
Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии / Под ред. С.Н. Горина. М.: Мир, 1984. 472 с.
Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. М.: Металлургия, 1984. 256 с.
Таланин В.И., Таланин И.Е. Применение диффузионной модели образования ростовых микродефектов для описания дефектообразования в термообработанных монокристаллах кремния // Физика твердого тела. 2013. Т. 55. Вып. 2. С. 247–251.
Климанов Е.А. О механизмах геттерирования генерационно-рекомбинационных центров в кремнии при диффузии фосфора и бора // Успехи прикладной физики. 2015. Т. 3. № 2. С. 121–125.
Hugo S.A., Hiesmair H., Weber E.R. Gettering of metallic impurities in photovoltaic silicon // Applied Physics A. 1997. V. 64. № 2. P. 127–137.
Берман Л.С. Варикапы. М.–Л.: “Энергия”, 1965. 40 с.