Монокристаллический кремний широко используется в микроэлектронике из-за его низкой стоимости, отработанного производственного процесса, высокой подвижности носителей и долговременной стабильности. И растущие кремниевые пластины, применяемые в оптоэлектронных приложениях, таких как фотодетекторы, занимают небольшую долю. Монокристаллический кремний хорошо реагирует на свет в диапазоне длин волн 850 нм, что делает его идеальным светочувствительным материалом для объемных кремниевых фотодетекторов в диапазоне длин волн 500–1000 нм. PAM-XIAMEN растеткремниевые пластиныдля изготовления вашего устройства. К вашему сведению приложены конкретные параметры кремниевой пластины для фотодетектора:
1. Выращивание кремниевых пластин для фотодетектора (PAM200928 — SI)
Кремниевая пластина P-типа № 1, легированная B
| Пункт | кремниевая пластина |
| Диаметр | 76 мм (3 дюйма) |
| Ориентация | (111), 0 +/-2⁰ |
| ориентация | (110), 0+/-3⁰ |
| Тип | p-тип, B-легированный |
| Толщина | 600+30-60 мкм |
| TTV | <= 12 мкм |
| Поверхность обработана | Двусторонняя полировка |
| Лицевая сторона | Rз <= 0,050 |
| Оборотная сторона | Rз <= 0,050 |
| Плотность дислокаций | <=1*101 см-2 |
| Срок службы миноритарных перевозчиков | >= 500us |
| Удельное сопротивление | 7000-15000 Ом*см |
| Разброс удельного сопротивления | +/- 20% |
| Количество царапин (длина <= 400 мкм, ширина <= 10 мкм) | <= 5 шт. |
| Количество светлых точек (в темном поле микроскопа, при увеличении 200х) | <= 9 шт. |
| Количество стружки (по периметру пластины вне рабочей зоны, размер стружки <= 1мм) | <= 5 шт. |
| Диаметр рабочей зоны | 70мм |
№ 2 кремниевая подложка N-типа, легированная фосфором
| Пункт | кремниевая пластина |
| Диаметр | 76 мм (3 дюйма) |
| Ориентация | (111), 0 +/-2⁰ |
| ориентация | (110), 0+/-3⁰ |
| Тип | n-тип, P-легированный |
| Толщина | 400 +/-20 мкм |
| TTV | <= 12 мкм |
| Поверхность обработана | Двусторонняя полировка |
| Лицевая сторона | Rз <= 0,050 |
| Оборотная сторона | Rз <= 0,050 |
| Плотность дислокаций | <=1*101 см-2 |
| Срок службы миноритарных перевозчиков | >= 100 мкс |
| Удельное сопротивление | 150-200 Ом*см |
| Разброс удельного сопротивления | +/- 20% |
| Количество царапин (длина <= 400 мкм, ширина <= 10 мкм) | <= 5 шт. |
| Количество светлых точек (в темном поле микроскопа, при увеличении 200х) | <= 9 шт. |
| Количество стружки (по периметру пластины вне рабочей зоны, размер стружки <= 1мм) | <= 5 шт. |
| Сколы, выбоины и подрезы допускаются на расстоянии не более 2-3 мм от края | |
Рост кремниевых пластин: изготовлен бестигельным способом из поликристаллического кремния, полученного водородным восстановлением хлорсиланов, термическим разложением моносилана
2. О фотодетекторах на основе объемного кремния
Для объемного фотоприемника на основе кремния существуют два типа структур фотоприемника, выращенного на объемном кремнии:
1) Вертикальный кремниевый PIN-детектор: чувствительность и скорость отклика кремниевых PIN-детекторов с вертикальной структурой будут взаимно ограничены. Для достижения высокой чувствительности необходимо иметь большую длину поглощения света, а значит, должны быть растущие кремниевые пластины с толстым низколегирующим слоем между слоями p-типа и n-типа. Это увеличит время прохождения фотогенерируемых носителей и снизит скорость отклика устройства. Если это ограничение не будет снято, будет сложно производить высокоскоростные и должным образом реагирующие фотодетекторы на основе кремния.
2) Горизонтальный Si PIN-детектор: PIN-детектор с горизонтальной структурой делает направление распространения света перпендикулярным направлению движения фотогенерированных носителей заряда, тем самым контролируя длину поглощения света и длину перехода фотогенерированных носителей заряда соответственно.
Чтобы улучшить скорость кремниевых фотодетекторов, мы можем снять ограничения на квантовую эффективность и скорость отклика детектора, создать поверхность кремния с микроструктурой и использовать полное внутреннее отражение света на микроструктурированной поверхности кремния для увеличения поглощения света.
Создайте структуру улучшения резонансной полости, которая включает в себя размещение светопоглощающего чувствительного материала среды в полости Фабри Перо. Свет, отвечающий условиям резонанса, резонирует в резонаторе, усиливается и поглощается резонансом. Таким образом, даже более тонкие светопоглощающие материалы могут достигать более высокой квантовой эффективности.
3. Разработка длинноволновых фотодетекторов на основе кремния для оптической связи и взаимосвязи.
Кремниевые пластины для чипов становятся прозрачными при длинах волн более 1100 нм и теряют свою способность обнаружения, как показано на следующем рисунке (взаимосвязь между коэффициентом светопоглощения Si и длиной волны и глубиной проникновения света). Более того, низкая скорость движения носителей заряда при производстве кремниевых пластин затрудняет достижение высокоскоростных реакций в устройствах. Поэтому в связи с этими проблемами сталкиваются детекторы на основе кремния, используемые для оптической связи и оптической межсистемной связи.
Отношениесредив длина волны Si и коэффициент поглощения света иthe проникновение света глубина
Исследовательская работа по выращиванию кремниевых фотодетекторов для оптической связи и взаимосвязи в стране и за рубежом в основном сосредоточена на:
1) Разработка новых структур для улучшения характеристик устройств (квантовая эффективность, скорость, шум) и реализация специальных приложений (таких как плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM);
2) Эпитаксирование других материалов на кремниевой пластине для обнаружения с большой длиной волны. В настоящее время основным используемым эпитаксиальным материалом является германий, который представляет собой детектор Ge-on-Si.
Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресуvictorchan@powerwaywafer.com и powerwaymaterial@gmail.com.