Rivelatore Epitassia Wafer

Detector Epitaxy Wafer

Rivelatore Epitassia Wafer

I composti del gruppo III-V, in particolare l'arseniuro di gallio (GaAs), il fosfuro di indio (InP), ecc., sono materiali con gap di banda diretto. La parte superiore della banda di valenza e la parte inferiore della banda di conduzione si trovano nella stessa posizione nello spazio k del vettore d'onda. La ricombinazione di elettroni e lacune non ha bisogno di scambiare quantità di moto, quindi ci sarà un'elevata efficienza quantistica interna. Sia GaAs che InP possono essere utilizzati per fabbricare rivelatori. I wafer di epitassia basati su InP per rivelatori PIN e rivelatori di valanghe (APD) sono preparati principalmente dal MOCVD. In genere, ilwafer di crescita epinon contiene doping di tipo p ad alta concentrazione. Per i produttori di wafer epitassiali del rivelatore, la diffusione di Zn è un mezzo comune per realizzare lo strato di contatto ohmico di tipo p InP o InGaAs necessario per la fabbricazione del dispositivo.

1. Specifiche del wafer per epitassia del rivelatore InGaAs

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

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

Non uniformità di spessore <±1%;

Non uniformità di composizione (In 0,53Ga 0,47As) <± 1,5%;

La densità del difetto superficiale (dimensione >2um) <10/cm2;

Non uniformità del doping < ± 1% E18

2. Confronto per Detector Epitaxy Wafer tra APD e PIN

L'epitassia del wafer InGaAs viene utilizzata per fabbricare molti rivelatori, come rivelatori PIN InGaAs, rivelatori APD InGaAs, rivelatori InGaAs Schottky e rivelatori di pozzi quantistici, ecc.

In generale, APD su wafer InP epi è adatto per la trasmissione a lunga distanza e sistemi di comunicazione ad alta velocità che richiedono un'elevata sensibilità di ricezione; mentre il PIN basato su wafer epitassiale InGaAs/InP è adatto per sistemi a media e breve distanza ea media e bassa velocità, in particolare i componenti PIN/FET sono ampiamente utilizzati.

Pertanto, materiali di rilevamento ad alta sensibilità, comeWafer epitassiali III-Vdi InGaAs/InP, sono più adatti come nella banda 1310 ~ 1550 nm di comunicazione a infrarossi. L'APD prodotto sul sistema di materiali InGaAs/InP ha una maggiore efficienza quantistica e un rumore di corrente oscura inferiore.

3. Vantaggi del rivelatore basato sul wafer epitassiale InGaAs

InGaAs ha una maggiore mobilità degli elettroni e una minore discrepanza del reticolo e può funzionare a temperatura ambiente e vicino alla temperatura ambiente. Il processo di epitassia del wafer InGaAs è più maturo e la sua banda di risposta può anche essere estesa alla luce visibile. Pertanto, il rivelatore realizzato con semiconduttore epitassiale InGaAs non solo ha le eccellenti caratteristiche di buone caratteristiche IV, bassa corrente di oscurità, basso tasso di elementi ciechi e alta sensibilità, ma ha anche le caratteristiche di temperatura operativa più elevata, basso consumo energetico dei componenti, peso ridotto , e lunga vita.

4. Sfide per l'espansione dei rivelatori InGaAs nel vicino infrarosso

I tradizionali wafer di pellicola epitassiale InGaAs di tipo PIN includono il substrato InP, lo strato assorbente InGaAs e lo strato di copertura InP.

Il gap di banda di InP è 1,35 eV e la lunghezza d'onda di cut-off corrispondente è 920 nm. Il gap di banda di In0.53Ga0.47As è 0.75eV e la lunghezza d'onda di cut-off corrispondente è 1700nm. A causa dell'assorbimento dello strato di protezione InP o del substrato del wafer di epitassia, il raggio di rilevamento del rilevatore InGaAs tradizionale è 0,9-1,7 m. Per il rivelatore ad area InGaAs viene adottata la modalità di lavoro retroilluminata. Pertanto, per estendere la lunghezza d'onda di risposta del rivelatore alla luce visibile, il substrato InP deve essere assottigliato o rimosso durante la fabbricazione del dispositivo.

Pertanto, è innanzitutto necessario trovare un metodo adatto per rimuovere il substrato InP, per garantire che la superficie del chip sia uniforme dopo l'assottigliamento e che i danni e le sollecitazioni causati al dispositivo siano piccoli.

In secondo luogo, determinare lo spessore di InP che deve essere assottigliato nel processo di produzione di wafer epi e studiare la trasmittanza dello strato InP sul wafer di epitassia nelle bande di luce infrarossa e visibile a onde corte.

In terzo luogo, InP è abbinato a reticolo con In0.53Ga0.47As. Per garantire le prestazioni del dispositivo diluito, è necessario riservare un certo spessore di strato InP come strato di passivazione superficiale. Le caratteristiche di processo di InGaAs determinano anche che lo strato InP è necessario per fornire un contatto catodico comune. Ciò pone ulteriori requisiti per i fornitori di wafer epitassiali sul metodo di assottigliamento.

In quarto luogo, nel processo di assottigliamento del fondo del substrato InP, lo spessore del chip di crescita del wafer epitassiale è rimasto solo di pochi micrometri, che è molto facile da rompere e non può più essere modellato, e il flusso di processo del rivelatore deve essere regolato.

In quinto luogo, dopo aver assottigliato il substrato del dispositivo, considerando l'aumento della perdita superficiale e l'aumento della corrente di oscurità del dispositivo, è necessario considerare la passivazione superficiale. Al fine di migliorare l'efficienza quantistica del dispositivo, è necessario un rivestimento antiriflesso ed è necessario considerare l'influenza della crescita del rivestimento antiriflesso sull'efficienza quantistica nelle bande del visibile e del vicino infrarosso.

Infine, nel processo di espansione al visibile, la struttura del wafer epitassiale del rivelatore è stata modificata per migliorare l'efficienza quantistica della banda visibile garantendo al contempo le buone prestazioni del rivelatore nella banda infrarossa a onde corte.

Per ulteriori informazioni, contattaci tramite e-mail all'indirizzo sales@ganwafer.com e tech@ganwafer.com.

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