Wafer de Epitaxia Detector
Compostos do grupo III-V, especialmente arseneto de gálio (GaAs), fosfeto de índio (InP), etc., são materiais de gap direto. O topo da banda de valência e o fundo da banda de condução estão localizados na mesma posição no espaço k do vetor de onda. A recombinação de elétrons e buracos não precisa trocar momento, então haverá alta eficiência quântica interna. Tanto GaAs quanto InP podem ser usados para fabricar detectores. A pastilha de epitaxia baseada em InP para detectores de PIN e detectores de avalanche (APD) é preparada principalmente pelo MOCVD. Geralmente, owafer de crescimento epinão contém dopagem do tipo p de alta concentração. Para fabricantes de wafer epitaxial de detectores, a difusão de Zn é um meio comum para fazer a camada de contato ôhmico tipo p InP ou InGaAs necessária para a fabricação do dispositivo.
1. Especificação do Detector de InGaAs Epitaxy Wafer
Mobilidade InP >4000cm2/ (V·s) @ RT, UID <2E15cm-3;
Mobilidade InGaAs > 10.000 cm2/ (V·s) @ RT, UID < 1E 15 cm-3;
Não uniformidade de espessura <±1%;
Não uniformidade de composição (Em 0,53Ga 0,47As) <± 1,5%;
A densidade do defeito de superfície (tamanho > 2um) <10/cm2;
Não uniformidade de dopagem < ± 1% E18
2. Comparação do Detector Epitaxy Wafer entre APD e PIN
A epitaxia de wafer InGaAs é usada para fabricar muitos detectores, como detectores InGaAs PIN, detectores InGaAs APD, detectores InGaAs Schottky e detectores de poço quântico, etc.
De um modo geral, o APD no InP epi wafer é adequado para transmissão de longa distância e sistemas de comunicação de alta velocidade que exigem alta sensibilidade de recepção; enquanto o PIN baseado em wafer epitaxial InGaAs/InP é adequado para sistemas de média e curta distância e média e baixa velocidade, especialmente os componentes PIN/FET são amplamente utilizados.
Portanto, materiais de detecção de alta sensibilidade, comobolachas epitaxiais III-Vde InGaAs/InP, são mais adequados para uso como na banda 1310 ~ 1550nm de comunicação infravermelha. O APD produzido no sistema de material InGaAs/InP tem maior eficiência quântica e menor ruído de corrente escura.
3. Vantagens do Detector baseado em InGaAs Epitaxial Wafer
InGaAs tem maior mobilidade de elétrons e menor incompatibilidade de rede, e pode funcionar em temperatura ambiente e próximo à temperatura ambiente. O processo de epitaxia do wafer de InGaAs é mais maduro, e sua banda de resposta também pode ser estendida à luz visível. Portanto, o detector feito de semicondutor de epitaxia InGaAs não só tem as excelentes características de boas características de IV, baixa corrente escura, baixa taxa de elemento cego e alta sensibilidade, mas também tem as características de temperatura operacional mais alta, baixo consumo de energia do componente, peso pequeno , e longa vida.
4. Desafios para a expansão dos detectores InGaAs de infravermelho próximo
O wafer de filme epitaxial InGaAs do tipo PIN tradicional inclui substrato InP, camada absorvedora de InGaAs e camada de tampa InP.
O band gap do InP é de 1,35eV e o comprimento de onda de corte correspondente é de 920nm. O intervalo de banda de In0.53Ga0.47As é 0.75eV, e o comprimento de onda de corte correspondente é 1700nm. Devido à absorção da camada de capa de InP ou do substrato de wafer de epitaxia, o alcance de detecção do detector de InGaAs tradicional é de 0,9-1,7 m. Para o detector de matriz de área InGaAs, o modo de trabalho retroiluminado é adotado. Portanto, para estender o comprimento de onda de resposta do detector à luz visível, o substrato InP precisa ser diluído ou removido durante a fabricação do dispositivo.
Portanto, primeiro é necessário encontrar um método adequado para remover o substrato de InP, para garantir que a superfície do chip fique uniforme após o desbaste e que os danos e o estresse causados ao dispositivo sejam pequenos.
Em segundo lugar, determine a espessura de InP que precisa ser diluída no processo de fabricação do epi wafer e estude a transmitância da camada de InP no wafer de epitaxy nas bandas de infravermelho de ondas curtas e luz visível.
Em terceiro lugar, InP é combinado com In0.53Ga0.47As. Para garantir o desempenho do dispositivo diluído, uma certa espessura da camada de InP precisa ser reservada como camada de passivação da superfície. As características do processo de InGaAs também determinam que a camada InP é necessária para fornecer um contato catódico comum. Isso apresenta requisitos adicionais para fornecedores de wafer epitaxial sobre o método de desbaste.
Em quarto lugar, no processo de afinamento do fundo do substrato InP, a espessura do chip de crescimento de wafer epitaxial é de apenas alguns micrômetros, o que é muito fácil de ser quebrado e não pode mais ser padronizado, e o fluxo do processo do detector precisa ser ajustado.
Quinto, após o afinamento do substrato do dispositivo, considerando o aumento do vazamento superficial e o aumento da corrente escura do dispositivo, a passivação da superfície precisa ser considerada. Para melhorar a eficiência quântica do dispositivo, é necessário um revestimento antirreflexo e a influência do crescimento do revestimento antirreflexo na eficiência quântica nas bandas do visível e do infravermelho próximo precisa ser considerada.
Finalmente, no processo de expansão para o visível, a estrutura do detector epitaxy wafer foi alterada para melhorar a eficiência quântica da banda do visível, garantindo o bom desempenho do detector na banda do infravermelho de ondas curtas.
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