講座之一pd芯片知識培訓(xùn)(已修改)
2025-01-25 08:19 本頁面
【正文】 PIN PD 芯片知識 培訓(xùn)內(nèi)容 ? PD芯片基本理論 ? PD 芯片設(shè)計說明 ? PD芯片工藝流程 ? PD芯片參數(shù)及測試 ? PD芯片檢驗 ?結(jié)束語 什么是 PD芯片 ？ PD—— Photo Devices 光電探測器 Photo Dioder 光電二極管 為什么要做 PD芯片 ？ 光纖通信均采用光譜很窄的單色光源 ， 要求所采用的檢測器具有波長選擇性 ， 因此系統(tǒng)的檢測器都采用光子器件 。 PD所探測的波長 λ= λ= PD圖示方法 P N ? 平衡狀態(tài)下的 PN結(jié)： P型 N型半導(dǎo)體交界面將發(fā)生載流子的擴散運動 。 達到平衡時形成空間電荷區(qū) ， 形成內(nèi)建電場 Ei以及接觸勢壘Vd， Vd Ei的存在阻止了多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U散 ， 達到了動態(tài)平衡 。 ? 當(dāng)光波照射到 PN結(jié)上 ， 光子就會產(chǎn)生電子空穴時 ， 光生載流子的運動同樣在結(jié)區(qū)形或電場 Ei， 和電壓 Vp， 而 Vp和 Ep的方向和極性正好與 Vd和 Ei相反起削弱電場 Vd和 Ei的作用 ， 當(dāng)外界光照是穩(wěn)定的將 PN結(jié)西端用導(dǎo)線連接 ， 串入電流計就能讀出光電流 Ip. ? 反向偏置的 P— N結(jié) 。 零偏下的 PN結(jié) ， 當(dāng)以適當(dāng)?shù)哪芰抗庹丈?PN結(jié) 。 使光生電場 E=EiEp=0即 Ei已被削減為零 。耗盡區(qū)不存在 。 這時光生載流子雖仍在 PN中產(chǎn)生 。 但無電場引導(dǎo)和加速 。 在雜亂的擴散過程中 ， 大部份光生空穴和光生電子相繼復(fù)合而消失 。 不能形成外部電流 。 A、 零偏置有大弊端 ① 器件的響應(yīng)率很差且很易飽和 ② 依靠擴散動動形成的光電流響應(yīng)速度很慢 B、 PN結(jié)上加反向偏置電壓 勢壘 Vd+V高度增加 ， 耗盡區(qū)寬度 W加寬 。 響應(yīng)率和響應(yīng)速度都可以得到提高 。 PIN光電二極管 PN結(jié)器件：結(jié)構(gòu)簡單；暗電流降低困難 ， 無法提高響應(yīng) 率；穩(wěn)定性差 PIN器件： 當(dāng)器件處于反偏置狀態(tài)時電源在 PN結(jié)中形成電場 E與內(nèi)建電場 Ei同方向 ， 合成結(jié)電場 Ej=E+Ei使耗盡區(qū) W顯著地展寬 ， 再加本征 i層具有極高的電阻值 ， 已接近絕緣體 ， 耗盡區(qū)在整個 i區(qū)內(nèi)延伸 。給器件帶來三個優(yōu)點 。 A、 I區(qū)較 P區(qū)厚 ， 入射光能在較寬的范圍內(nèi)激發(fā)出載流子 ， 因而提高了器件的響應(yīng) 率 。 B、 整個 I區(qū)較有電場 ， 光生載流子獲得較擴散速度快得多的漂移速度奔向電極形成外部電流 ， 因響應(yīng)度提高了 。 C、 耗盡區(qū)拉寬 ， 使結(jié)電容減小 ， 有利于高頻響應(yīng) 。 SiNx CrAu Zn擴散 SiNx nInP頂層 nInGaAs吸收層 n+InP緩沖層 n+InP襯底 Au Φ300μm 1． 前言 隨著光電子技術(shù)的高速發(fā)展 ， 對光電探測器的可靠性提出了越來越高的要求 。 器件是否能長期穩(wěn)定可靠地工作 ， 成為光電探測器件的設(shè)計 、 制造所要解決的關(guān)鍵問題之一 。 2. 芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 1． Φ300μm芯片結(jié)構(gòu)圖 ≤ 1 1016/～ 1181。m 15 1015/cm3 ～ ≥ 1 1018/cm3 350181。m hυ Cr/Au n InP n InP(sub) n+ 圖 1 Φ55μm芯片結(jié)構(gòu)圖 InP P 2． 1 采用原子面密度最小的 （ 100） —— InP做襯底 ， 以降低界面態(tài)；采用摻硫襯底 ， 因為硫在 InP中有明顯的抑制做用 。 2． 2 在襯底與吸收層之間生長的非摻雜 InP緩沖層 ,以阻擋外延生長過程中襯底硫反擴散對有源層造成的污染 ,并實現(xiàn)襯底與吸收層之間的晶體過度 ,減少晶體缺陷 。 在窄帶隙 （ Eg?） 吸收層上生長一層寬帶隙 InP頂層 （ Eg?） ， InP?InGaAs異質(zhì)結(jié)勢壘將有效地控制少數(shù)載流子擴散電流的產(chǎn)生 。 寬帶隙材料與表面鈍化膜之間存在較大的勢壘 ， 電子和空穴不易由半導(dǎo)體注入到介質(zhì)膜中 ， 能夠穩(wěn)定暗電流參數(shù) 。 采用雙層鈍化膜平面結(jié)構(gòu) ， 較之臺面結(jié)構(gòu)其穩(wěn)定性更好。 P面采用延伸電極 ， 避免了因鍵合應(yīng)
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