Plaquette d'épitaxie de détecteur

Detector Epitaxy Wafer

Plaquette d'épitaxie de détecteur

Les composés des groupes III-V, en particulier l'arséniure de gallium (GaAs), le phosphure d'indium (InP), etc., sont des matériaux à bande interdite directe. Le haut de la bande de valence et le bas de la bande de conduction sont situés à la même position dans l'espace k du vecteur d'onde. La recombinaison des électrons et des trous n'a pas besoin d'échanger de moment, il y aura donc une efficacité quantique interne élevée. GaAs et InP peuvent être utilisés pour fabriquer des détecteurs. Les plaques d'épitaxie à base d'InP pour les détecteurs PIN et les détecteurs d'avalanche (APD) sont principalement préparées par le MOCVD. Généralement, leplaquette de croissance épine contient pas de dopage de type p à haute concentration. Pour les fabricants de tranches épitaxiales de détecteurs, la diffusion de Zn est un moyen courant de fabriquer la couche de contact ohmique InP ou InGaAs de type p requise pour la fabrication du dispositif.

1. Spécification de la tranche d'épitaxie du détecteur InGaAs

InP Mobilité >4000cm2/ (V·s) @ RT, UID <2E15cm-3;

InGaAs Mobilité >10000 cm2/ (V·s) @ RT, UID< 1E 15 cm-3;

Non-uniformité d'épaisseur <±1 % ;

Non-uniformité de composition (In 0.53Ga 0.47As) <± 1.5% ;

La densité du défaut de surface (taille> 2um) <10/cm2;

Non-uniformité du dopage < ± 1% E18

2. Comparaison pour le détecteur Epitaxy Wafer entre APD et PIN

L'épitaxie de plaquettes InGaAs est utilisée pour fabriquer de nombreux détecteurs, tels que les détecteurs PIN InGaAs, les détecteurs InGaAs APD, les détecteurs InGaAs Schottky et les détecteurs à puits quantiques, etc.

D'une manière générale, APD sur plaquette épi InP convient aux systèmes de transmission longue distance et de communication à haut débit qui nécessitent une sensibilité de réception élevée; tandis que le PIN basé sur la plaquette épitaxiale InGaAs/InP convient aux systèmes à moyenne et courte distance et à moyenne et basse vitesse, en particulier les composants PIN/FET sont largement utilisés.

Par conséquent, les matériaux de détection à haute sensibilité, tels quePlaquettes épitaxiales III-Vd'InGaAs/InP, sont une utilisation plus appropriée comme dans la bande 1310 ~ 1550nm de communication infrarouge. L'APD produit sur le système de matériaux InGaAs/InP a une efficacité quantique plus élevée et un bruit de courant d'obscurité plus faible.

3. Avantages du détecteur basé sur la plaquette épitaxiale InGaAs

InGaAs a une mobilité électronique plus élevée et une inadéquation de réseau plus faible, et peut fonctionner à température ambiante et proche de la température ambiante. Le processus d'épitaxie de plaquettes InGaAs est plus mature et sa bande de réponse peut également être étendue à la lumière visible. Par conséquent, le détecteur en semi-conducteur d'épitaxie InGaAs présente non seulement les excellentes caractéristiques de bonnes caractéristiques IV, un faible courant d'obscurité, un faible taux d'éléments aveugles et une sensibilité élevée, mais présente également les caractéristiques d'une température de fonctionnement plus élevée, d'une faible consommation d'énergie des composants, d'un faible poids , et longue durée de vie.

4. Défis pour l'expansion des détecteurs InGaAs dans le proche infrarouge

La plaquette de film épitaxial InGaAs de type PIN traditionnel comprend un substrat InP, une couche absorbante InGaAs et une couche de protection InP.

La bande interdite d'InP est de 1,35 eV et la longueur d'onde de coupure correspondante est de 920 nm. La bande interdite de In0.53Ga0.47As est de 0,75 eV et la longueur d'onde de coupure correspondante est de 1700 nm. En raison de l'absorption de la couche de protection InP ou du substrat de la plaquette d'épitaxie, la plage de détection du détecteur InGaAs traditionnel est de 0,9 à 1,7 m. Pour le détecteur de zone InGaAs, le mode de travail rétro-éclairé est adopté. Par conséquent, afin d'étendre la longueur d'onde de réponse du détecteur à la lumière visible, le substrat InP doit être aminci ou retiré pendant la fabrication du dispositif.

Par conséquent, il est tout d'abord nécessaire de trouver une méthode appropriée pour retirer le substrat InP, pour s'assurer que la surface de la puce est uniforme après amincissement, et que les dommages et les contraintes causés au dispositif sont faibles.

Deuxièmement, déterminez l'épaisseur d'InP qui doit être amincie dans le processus de fabrication de la plaquette épi et étudiez la transmittance de la couche InP sur la plaquette d'épitaxie dans les bandes de lumière infrarouge et visible à ondes courtes.

Troisièmement, InP correspond au réseau avec In0.53Ga0.47As. Afin d'assurer les performances du dispositif aminci, une certaine épaisseur de couche InP doit être réservée comme couche de passivation de surface. Les caractéristiques de processus de InGaAs déterminent également que la couche InP est nécessaire pour fournir un contact de cathode commun. Cela met en avant des exigences supplémentaires pour les fournisseurs de tranches épitaxiales sur la méthode d'amincissement.

Quatrièmement, dans le processus d'amincissement du fond du substrat InP, l'épaisseur de la puce de croissance de la plaquette épitaxiale n'est plus que de quelques micromètres, ce qui est très facile à casser et ne peut plus être modelé, et le flux de processus du détecteur doit être ajusté.

Cinquièmement, après avoir aminci le substrat du dispositif, compte tenu de l'augmentation des fuites de surface et de l'augmentation du courant d'obscurité du dispositif, la passivation de surface doit être prise en compte. Afin d'améliorer l'efficacité quantique du dispositif, un revêtement antireflet est nécessaire et l'influence de la croissance du revêtement antireflet sur l'efficacité quantique dans les bandes visible et proche infrarouge doit être prise en compte.

Enfin, dans le processus d'expansion vers le visible, la structure de la plaquette d'épitaxie du détecteur a été modifiée pour améliorer l'efficacité quantique de la bande visible tout en garantissant les bonnes performances du détecteur dans la bande infrarouge à ondes courtes.

Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par e-mail à sales@ganwafer.com et tech@ganwafer.com.

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