Permintaan pengesan foto yang direka pada wafer PIN InGaAs/InP yang beroperasi pada sekitar 1300nm~1550nm telah meningkat dengan ketara. Jadi itu adalah berita baik untuk pengecoran wafer semikonduktor, sepertiPAM-XIAMEN, yang menawarkan substrat semikonduktor dan wafer epitaxial untuk fabrikasi peranti elektronik dan kuasa. Wafer InGaAs untuk pengesan foto PIN ialah salah satu wafer epitaksi penting daripada PAM-XIAMEN. Ambil struktur epitaxial khusus untuk pengesan foto InGaAs di bawah sebagai contoh:
1. Epitaxy Structure of InGaAs/InP Photodetector
No. 1 InGaAs/InP Heterostructure
| Bahan | X | Ketebalan (nm) | Dopant | Kepekatan doping |
| Dalam p | 1000 | N (Sulfur) | 3e16 | |
| Dalam(x)GaAs | 0.53 | 3000 | U / D | 5e14 |
| Dalam p | 500 | N (Sulfur) | 3e16 | |
| substrat | SI (Fe) |
No. 2 InGaAs Photodetector Wafer
PAM200624-INGAAS
| Bahan | Doping (cm-3) | Ketebalan (nm) |
| P++InGaAs | – | 100 |
| P+InGaAs | – | – |
| i-InGaAs | – | – |
| n+Dalam p | 5*1018(Si) | – |
| i-InGaAs | Tiada dopping | – |
| i-InP | – | – |
| InP Separa Penebat | Fe | substrat |
Catatan:
1) Struktur ini boleh digunakan sebagai pengesan panjang gelombang (PD) 1550nm;
2) Adalah lebih baik untuk menggunakan doped Zn untuk P + InGaAs, yang lebih baik untuk ciri PD, dan lapisan InP harus ditambah di bawah P + InGaAs. Jika anda ingin mengekalkan reka bentuk asal, disyorkan untuk menambah lapisan P AlInAs di bawah P + InGaAs berdasarkan reka bentuk asal, yang juga boleh meningkatkan ciri PD;
3) Struktur pengesan dengan sentuhan ditunjukkan seperti gambar rajah:
No. 3 InGaAs on InP Substrate for Single-Photon Photodetector
PAMP20345-INGAAS
Heterostructure for a single-photon photodetector with an absorption region based on InGaAs on an indium phosphide substrate
Manufacturing technology – MOCVD
Dia – 50.8 mm
Substrate material – InP
Substrate thickness – 350+/-25um
| No | Type of doping | Bahan | Thickness, nm | Doping, cm-3 | Note |
| 1 | n | Dalam p | 500±25 | – | |
| 2 | n | InGaAs | – | – | |
| 3 | InGaAlAs | – | In is 0.53, the molar fraction of Al is 0.01, the molar fraction of Ga is 0.46, no doping. | ||
| 4 | n+++ | InAlGaAs | – | 1E15 | |
| 5 | p | Dalam p | – | – | |
| 6 | Dalam p | 3700 |
The SEMI-EJ is shown as diagram:
Mark:
The PL wavelength of this structure is – 1.55um, and the wavelength range is – 1.0-1.7 um;
Concentration tolerance should be +/-15%.
No.4 PIN Wafer to Fabricate Waveguide Photo-Detector
PAM200519 – INGAAS
Based on InP substrate:
n-InP: 250nm Nc>~
In0.55Ga0.45As: ~nm Nc~
p-InP: ~nm Nc>10^18
Roughness of epi-layer, Ra<0.5nm
Single side polished
2. Struktur Epitaxial InGaAs untuk Pengesan Foto
Struktur No.1 1550nm InGaAs Epi untuk PIN dibincangkan secara terperinci. Struktur bahan ialah heterojunction berganda InP/InGaAs/InP, dan struktur pin ditanam oleh teknologi epitaxial. Lapisan InP di atas lapisan penyerapan InGaAs ialah bahan jurang jalur lebar, yang lutsinar kepada cahaya dengan panjang gelombang 1.31um dan 1.55um, dan pembawa yang dijana foto hanya berada dalam Ia dihasilkan dalam bahan InGaAs, yang mengelakkan penjanaan dan penyebaran pembawa minoriti yang dijana cahaya.
Struktur ini mempunyai kelebihan yang jelas berbanding pengesan heterojunction tunggal dari segi kecekapan kuantum dan tindak balas frekuensi. Perkara yang paling penting dalam reka bentuk struktur epitaxial ialah reka bentuk lapisan penyerapan. Ia mesti mempunyai ketebalan yang mencukupi untuk memastikan kemuatan simpang yang tinggi dan responsif yang tinggi, dan ia mestilah senipis mungkin untuk memendekkan masa transit pembawa untuk meningkatkan lebar jalur tindak balas pengesan foto InGaAs, jadi ketebalan lapisan penyerap harus dipilih sebagai kompromi.
Perubahan dalam pekali penyerapan bahan semikonduktor dengan panjang gelombang ditunjukkan dalam rajah. Untuk bahan InGaAs, pekali penyerapan pada panjang gelombang 1310nm ialah 1.15um-1, dan pekali penyerapan pada panjang gelombang 1550nm ialah 0.67um-1.
Apabila mengembangkan timbunan epitaxial, berbezaSubstrat InP, seperti jenis N dan separa penebat, boleh digunakan untuk mengembangkan lapisan epitaxial mengikut reka bentuk sentuhan. Lapisan penimbal dan sentuhan ditanam pada substrat InP, dan kemudian lapisan penyerap InGaAs ditanam. Tahap doping dan ketebalan lapisan penimbal, sentuhan dan penyerap dioptimumkan untuk panjang gelombang operasi. Mengikut ciri pengesan foto InGaAs yang diperlukan dan pilihan panjang gelombang terputus, lapisan epi boleh terdiri daripada tindanan tambahan: kawasan cas ruang, antara muka dan penutup. Lapisan ini ditanam untuk mengawal drift, resapan dan penggabungan semula pembawa serta mencegah kebocoran arus permukaan.
3. Hubungan antara Panjang Gelombang dan Indeks Biasan InGaAs
Rajah berikut menunjukkan semakin panjang gelombang bahan InGaAs, semakin kecil indeks biasannya. Lebih lanjut mengenai parameter terperinci sila e-mel kepadatech@powerwaywafer.com.
4. Bahan InGaAs/InP untuk PIN Photodetector
Antara bahan semikonduktor semula jadi, hanya Ge (dengan jurang jalur 0.66eV, sepadan dengan tepi penyerapan 1.88um) boleh digunakan untuk membuat pengesan foto digunakan dalam jalur panjang gelombang panjang (1.3-1.6μm) komunikasi gentian optik. Walau bagaimanapun, jurang jalur Ge adalah agak kecil, dan peranti yang dihasilkan mempunyai bunyi yang lebih tinggi apabila bekerja pada atau melebihi suhu bilik. Pengesan foto yang berfungsi pada panjang gelombang panjang 1.31um-1.55um secara amnya menggunakan bahan InGaAs/InP. Jurang jalur bahan InGaAs ialah 0.75eV, dan spektrum penyerapannya boleh meliputi jalur komunikasi gentian optik 1.00-1.65um, termasuk serakan rendah 1.3um dan tingkap kehilangan rendah gentian kuarza 1.55um. Akibatnya, InGaAs ialah bahan yang sesuai untuk pengesan foto dalam jalur komunikasi optik.
InGaAs boleh mencapai padanan kekisi lengkap dengan bahan InP, jadi lapisan epitaxial berkualiti tinggi boleh ditanam pada substrat InP, dan mobiliti elektron bahan InGaAs adalah sangat tinggi. Ciri-ciri ini menjadikan pengesan foto PIN InGaAs mempunyai kelajuan tindak balas yang sangat tinggi dan arus gelap yang kecil.
Kejayaan pembangunan fotodiod PIN InGaAs mengatasi kelemahan arus gelap yang besar dan ciri suhu lemah bagi fotodiod Ge, dan menyediakan peranti kunci berkualiti baik untuk transmisi geganti panjang dan teknologi penghantaran berbilang panjang gelombang komunikasi optik.
5. Arah Suntikan Cahaya InGaAs Photodetector
Untuk arah suntikan cahaya, pengesan foto PIN berdasarkan wafer epi InGaAs/InP mempunyai dua kaedah: satu ialah suntikan cahaya bahagian belakang, iaitu, cahaya masuk dari substrat InP jenis N; yang satu lagi ialah jenis suntikan lampu hadapan, iaitu cahaya masuk dari jenis P. Untuk peranti suntikan cahaya bahagian belakang, substrat InP (Eg=1.35eV) ialah lapisan pemancar cahaya untuk panjang gelombang yang panjang, dan pekali pantulan permukaan adalah kecil. Jika parameter bahan dikawal dengan betul, pembawa yang dijana foto boleh dijana secara langsung dalam lapisan penyusutan. Struktur ini mempunyai kelebihan kecekapan kuantum yang tinggi dan kapasitansi simpang kecil.
Walau bagaimanapun, dalam struktur ini, cahaya kejadian adalah jauh dari persimpangan PN, dan perbezaan cahaya menyebabkan penyerapan pada dinding sisi pengesan foto InGaAs ultrafast, yang mempengaruhi ciri frekuensi. Selain itu, kecekapan kuantum dan arus gelap peranti sangat terhad oleh pertumbuhan bahan, kebolehulangan adalah lemah, dan proses pembuatan lebih rumit. Berbanding dengan peranti suntikan cahaya bahagian belakang, peranti suntikan cahaya bahagian hadapan mempunyai proses yang lebih mudah, cahaya kejadian sangat hampir dengan simpang PN, dan kesan gandingan adalah baik. Kelemahannya seperti kawalan kedalaman simpang resapan dan kemuatan simpang besar boleh diatasi melalui reka bentuk parameter yang munasabah untuk tatasusunan wafer pengesan foto InGaAs dan beberapa teknologi proses khas.
Untuk maklumat lebih lanjut, sila hubungi kami melalui e-mel di victorchan@powerwaywafer.com dan powerwaymaterial@gmail.com.