Oblea detectora de epitaxia
Los compuestos del grupo III-V, especialmente el arseniuro de galio (GaAs), el fosfuro de indio (InP), etc., son materiales de banda prohibida directa. La parte superior de la banda de valencia y la parte inferior de la banda de conducción están ubicadas en la misma posición en el espacio k del vector de onda. La recombinación de electrones y huecos no necesita intercambiar momento, por lo que habrá una alta eficiencia cuántica interna. Tanto GaAs como InP se pueden utilizar para fabricar detectores. La oblea de epitaxia basada en InP para detectores PIN y detectores de avalancha (APD) son preparados principalmente por el MOCVD. Generalmente, eloblea de crecimiento epino contiene dopaje de tipo p de alta concentración. Para los fabricantes de obleas epitaxiales de detectores, la difusión de Zn es un medio común para hacer la capa de contacto óhmico de InP o InGaAs de tipo p necesaria para la fabricación del dispositivo.
1. Especificación de la oblea de epitaxia del detector de InGaAs
InP Movilidad >4000cm2/ (V·s) @ RT, UID <2E15cm-3;
InGaAs Movilidad >10000 cm2/ (V·s) @ RT, UID< 1E 15 cm-3;
No uniformidad de espesor <±1%;
No uniformidad de composición (In 0.53Ga 0.47As) <± 1.5%;
La densidad del defecto superficial (Tamaño >2um) <10/cm2;
No uniformidad del dopaje < ± 1% E18
2. Comparación de la oblea de epitaxia del detector entre APD y PIN
La epitaxia de obleas de InGaAs se utiliza para fabricar muchos detectores, como detectores PIN de InGaAs, detectores APD de InGaAs, detectores Schottky de InGaAs y detectores de pozo cuántico, etc.
En términos generales, APD en oblea InP epi es adecuado para transmisión de larga distancia y sistemas de comunicación de alta velocidad que requieren alta sensibilidad de recepción; mientras que el PIN basado en la oblea epitaxial InGaAs/InP es adecuado para sistemas de media y baja distancia y de media y baja velocidad, especialmente los componentes PIN/FET son ampliamente utilizados.
Por lo tanto, los materiales de detección de alta sensibilidad, comoobleas epitaxiales III-Vde InGaAs/InP, son un uso más adecuado como en la banda de 1310 ~ 1550nm de comunicación infrarroja. El APD producido en el sistema de material InGaAs/InP tiene una eficiencia cuántica más alta y un ruido de corriente oscura más bajo.
3. Ventajas del detector basado en oblea epitaxial de InGaAs
InGaAs tiene mayor movilidad de electrones y menor desajuste de red, y puede funcionar a temperatura ambiente y casi a temperatura ambiente. El proceso de epitaxia de la oblea de InGaAs es más maduro y su banda de respuesta también se puede extender a la luz visible. Por lo tanto, el detector hecho de semiconductor de epitaxia InGaAs no solo tiene las excelentes características de buenas características IV, baja corriente oscura, baja tasa de elementos ciegos y alta sensibilidad, sino que también tiene las características de mayor temperatura de funcionamiento, bajo consumo de energía del componente, peso pequeño , y larga vida.
4. Desafíos para la expansión de los detectores InGaAs de infrarrojo cercano
La oblea de película epitaxial de InGaAs tipo PIN tradicional incluye sustrato de InP, capa absorbente de InGaAs y capa de tapa de InP.
La banda prohibida de InP es de 1,35 eV y la longitud de onda de corte correspondiente es de 920 nm. La banda prohibida de In0.53Ga0.47As es 0.75eV y la longitud de onda de corte correspondiente es 1700nm. Debido a la absorción de la capa superior de InP o el sustrato de la oblea de epitaxia, el rango de detección del detector de InGaAs tradicional es de 0,9 a 1,7 m. Para el detector de matriz de área InGaAs, se adopta el modo de trabajo retroiluminado. Por lo tanto, para ampliar la longitud de onda de respuesta del detector a la luz visible, el sustrato InP debe adelgazarse o eliminarse durante la fabricación del dispositivo.
Por lo tanto, primero es necesario encontrar un método adecuado para eliminar el sustrato InP, para garantizar que la superficie del chip sea uniforme después del adelgazamiento y que el daño y la tensión causados al dispositivo sean pequeños.
En segundo lugar, determine el grosor de InP que debe adelgazarse en el proceso de fabricación de obleas epi y estudie la transmitancia de la capa de InP en la oblea de epitaxia en las bandas de luz visible e infrarroja de onda corta.
En tercer lugar, InP está emparejado en red con In0.53Ga0.47As. Para garantizar el rendimiento del dispositivo adelgazado, se debe reservar un determinado espesor de la capa de InP como capa de pasivación de la superficie. Las características del proceso de InGaAs también determinan que se requiere que la capa de InP proporcione un contacto de cátodo común. Esto presenta requisitos adicionales para los proveedores de obleas epitaxiales sobre el método de adelgazamiento.
En cuarto lugar, en el proceso de adelgazamiento de la parte inferior del sustrato InP, el grosor del chip de crecimiento de la oblea epitaxial solo queda unos pocos micrómetros, que es muy fácil de romper y ya no se puede modelar, y el flujo del proceso del detector necesita ser ajustado.
En quinto lugar, después de adelgazar el sustrato del dispositivo, teniendo en cuenta el aumento de la fuga en la superficie y el aumento de la corriente oscura del dispositivo, se debe considerar la pasivación de la superficie. Para mejorar la eficiencia cuántica del dispositivo, se requiere un recubrimiento antirreflectante y se debe considerar la influencia del crecimiento del recubrimiento antirreflectante en la eficiencia cuántica en las bandas visible e infrarroja cercana.
Finalmente, en el proceso de expansión a lo visible, se cambió la estructura de la oblea de epitaxia del detector para mejorar la eficiencia cuántica de la banda visible y garantizar el buen desempeño del detector en la banda infrarroja de onda corta.
Para obtener más información, contáctenos por correo electrónico a sales@ganwafer.com y tech@ganwafer.com.
