単結晶シリコンは、低コスト、成熟した製造プロセス、高いキャリア移動度、および長期安定性により、マイクロエレクトロニクス アプリケーションで広く使用されています。 また、光検出器などのオプトエレクトロニクス アプリケーションに適用される成長中のシリコン ウェーハは、ごく一部を占めています。 単結晶シリコンは、850nm 波長範囲の光に対して良好な応答を示すため、500nm ～ 1000nm 波長範囲のバルク シリコン光検出器の理想的な感光性材料になります。 PAM-XAMENは成長していますシリコンウェーハあなたのデバイス製作のために。 参考までに、光検出器用の Si ウェーハの特定のパラメータを添付します。
1. 光検出器用シリコンウェーハの成長 (PAM200928 – SI)
No.1 P型、Bドープシリコンウェーハ
| アイテム | Siウエハ |
| 直径 | 76mm（3インチ） |
| オリエンテーション | (111)、0 +/-2⁰ |
| OFの向き | (110)、0+/-3⁰ |
| タイプ | p型、Bドープ |
| 厚さ | 600+30-60um |
| TTV | <= 12um |
| 表面仕上げ | 両面研磨 |
| 表側 | Rz <= 0.050 |
| 裏側 | Rz <= 0.050 |
| 転位密度 | <=1*101 cm-2 |
| 少数キャリアの寿命 | >= 500us |
| 抵抗率 | 7000-15000 オーム * cm |
| 抵抗率の広がり | ±20% |
| 傷の量 (長さ <= 400um、幅 <= 10um) | <= 5 個 |
| 光点の量 (顕微鏡の暗視野で、200 倍の倍率で) | <= 9 個 |
| チップ数量 (作業領域外のウェーハの周囲に沿って、チップ サイズ <= 1mm) | <= 5 個 |
| 作業領域の直径 | 70ミリメートル |
No.2 N型、Pドープシリコン基板
| アイテム | Siウエハ |
| 直径 | 76mm（3インチ） |
| オリエンテーション | (111)、0 +/-2⁰ |
| OFの向き | (110)、0+/-3⁰ |
| タイプ | n型、Pドープ |
| 厚さ | 400±20um |
| TTV | <= 12um |
| 表面仕上げ | 両面研磨 |
| 表側 | Rz <= 0.050 |
| 裏側 | Rz <= 0.050 |
| 転位密度 | <=1*101 cm-2 |
| 少数キャリアの寿命 | >= 100us |
| 抵抗率 | 150-200 オーム * cm |
| 抵抗率の広がり | ±20% |
| 傷の量 (長さ <= 400um、幅 <= 10um) | <= 5 個 |
| 光点の量 (顕微鏡の暗視野で、200 倍の倍率で) | <= 9 個 |
| チップ数量 (作業領域外のウェーハの周囲に沿って、チップ サイズ <= 1mm) | <= 5 個 |
| チップ、ガウジ、アンダーカットは、エッジから 2 ～ 3 mm 以内の距離で許容されます | |
シリコンウェーハの成長: クロロシラン類の水素還元、モノシラン類の熱分解により得られる多結晶シリコンからルツボフリー法で製造
2. バルクシリコンベースの光検出器について
バルク シリコン ベースの光検出器の場合、バルク シリコン上に成長した光検出器には 2 つのタイプの構造があります。
1) 垂直 Si PIN 検出器: 垂直構造シリコン PIN 検出器の応答性と応答速度は相互に制約されます。 高い応答性を実現するためには、光吸収長を長くする必要があり、p型層とn型層の間に厚い低ドーピング層を設けたシリコンウェーハを成長させる必要があります。 これにより、光生成キャリアの通過時間が長くなり、デバイスの応答速度が低下します。 この制約が解除されない場合、高速で適切に応答するシリコンベースの PD を製造することは困難になります。
2) 水平 Si PIN 検出器: 水平構造の PIN 検出器は、光生成電荷キャリアの移動方向に対して光の伝搬方向を垂直にすることで、光の吸収長と光生成電荷キャリアの遷移長をそれぞれ制御します。
シリコン光検出器の速度を向上させるために、検出器の量子効率と応答速度の制約を緩和し、微細構造を備えたシリコン表面を作成し、微細構造シリコン表面での光の全反射を利用して光吸収を増加させることができます。
光吸収応答媒体材料をファブリーペローキャビティに配置することを含む共振キャビティ増強構造を作成します。 共振条件を満たす光は、空洞内で共振し、共振によって増強および吸収されます。 このように、より薄い光吸収材料でさえ、より高い量子効率を達成することができます。
3. 光通信・インターコネクション用Si系長波長受光素子の開発
チップ用のシリコンウェーハは、下図（Siの光吸収係数と光の侵入波長・深さの関係）に示すように、1100nm以上の波長で透明になり検出能力を失います。 さらに、シリコンウェーハ製造における電荷キャリアの移動速度が遅いため、デバイスが高速反応を達成することが困難になります。 したがって、光通信および光相互接続に使用されるシリコンベースの検出器が直面するこれらの問題に対応しています。
関係の間での Siの波長と光吸収係数とザ· 光の浸透 深さ
国内外の光通信および相互接続用のシリコン光検出器を成長させるための研究作業は、主に次のことに焦点を当てています。
1）デバイスの性能（量子効率、レート、ノイズ）を改善するための新しい構造の設計と、特別なアプリケーションの実装（高密度波長分割多重（DWDM）など）。
2) 長波長検出を実現するために、シリコン ウェーハ上に他の材料をエピタキシングします。現在使用されている主なエピタキシャル材料は、Ge-on-Si 検出器であるゲルマニウムです。
詳細については、電子メールでお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.com と powerwaymaterial@gmail.com.