精华资料2.讲座之一-PD芯片常识培训

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1、PINPD芯片知识撰蝇绚辗挂件钱誊它叛滥赦耿惧使缀沤手熬树胆稚娟玄贰鲁疡岗貌禹舜讫2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训培训内容PD芯片基本理论PD芯片设计说明PD芯片工艺流程PD芯片参数及测试PD芯片检验结束语牛良卯让价究莱绞访胚想箩搐愁礼郭狞岳揭氓开哟皿芳宜删术锋畦匪碴账2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训1、什么是PD芯片？PD——PhotoDevices光电探测器PhotoDioder光电二极管2、为什么要做PD芯片？光纤通信均采用光谱很窄的单色光源，要求所采用的检测器具有

2、波长选择性，因此系统的检测器都采用光子器件。3、PD所探测的波长λ=1.3μmλ=1.55μm4、PD图示方法PN撬畜棺项侵窒泅匡购韶蒸貉谊千霹甩碎签造侍价闭垛傀浩毙航遭方八奏惠2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训6.1PD的工作原理平衡状态下的PN结：P型N型半导体交界面将发生载流子的扩散运动。达到平衡时形成空间电荷区，形成内建电场Ei以及接触势垒Vd，VdEi的存在阻止了多数载流子向对方扩散，达到了动态平衡。6.2光照时节当光波照射到PN结上，光子就会产生电子空穴时，光生载流子的运动同样在结区形或电场E

3、i，和电压Vp，而Vp和Ep的方向和极性正好与Vd和Ei相反起削弱电场Vd和Ei的作用，当外界光照是稳定的将PN结西端用导线连接，串入电流计就能读出光电流Ip.吁许冀陨劝痪毅警控袭硬夏音咱洗沦侥斯幼它泌萤必淹镇财原外成稚考是2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训6.3外加电时反向偏置的P—N结。零偏下的PN结，当以适当的能量光照射PN结。使光生电场E=Ei-Ep=0即Ei已被削减为零。耗尽区不存在。这时光生载流子虽仍在P-N中产生。但无电场引导和加速。在杂乱的扩散过程中，大部份光生空穴和光生电子相继复合而消失

4、。不能形成外部电流。A、零偏置有大弊端①器件的响应率很差且很易饱和②依靠扩散动动形成的光电流响应速度很慢B、PN结上加反向偏置电压势垒Vd+V高度增加，耗尽区宽度W加宽。响应率和响应速度都可以得到提高。肃滞豹红灶驶汇竞采琐掸舜绳妒筛谴治苛陕溜呛茅锰琅翅钧孺痕卒绚疹掇2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训7、PIN光电二极管PN结器件：结构简单；暗电流降低困难，无法提高响应率；稳定性差PIN器件：当器件处于反偏置状态时电源在PN结中形成电场E与内建电场Ei同方向，合成结电场Ej=E+Ei使耗尽区W显著地展宽，再

5、加本征i层具有极高的电阻值，已接近绝缘体，耗尽区在整个i区内延伸。给器件带来三个优点。A、I区较P区厚，入射光能在较宽的范围内激发出载流子，因而提高了器件的响应率。B、整个I区较有电场，光生载流子获得较扩散速度快得多的漂移速度奔向电极形成外部电流，因响应度提高了。C、耗尽区拉宽，使结电容减小，有利于高频响应。顾届肌赦嘴俭秦桶情菌于鹊戈掘那予筹绚蒂敞编卒琅逼编涟碌诬勋且书分2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训SiNxCr-AuZn扩散SiNxn--InP顶层n--InGaAs吸收层n+-InP缓冲层n+-In

6、P衬底AuΦ300μm1．前言随着光电子技术的高速发展，对光电探测器的可靠性提出了越来越高的要求。器件是否能长期稳定可靠地工作，成为光电探测器件的设计、制造所要解决的关键问题之一。2.芯片结构设计图1．Φ300μm芯片结构图烹丘竣亏耪屈斧压眷社搽汇呼匙凤肝轮嫡警檀拄畸九氰柠躺嘶益孽葡侦歪2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训≤1×1016/cm30.8～1µm0.9-11<5×1015/cm32.0～2.5µm≥1×1018/cm3350µmhυCr/AuIn0.53GaAs0.47n-InPnInP(sub

7、)n+图1Φ55μm芯片结构图InPP可兴弧崔椅衡臃范谊作各黑习巫渐字端笑叉嘴军敛晌芽汽腔悬柑洞虱挂柬2.讲座之一--PD芯片知识培训2.讲座之一--PD芯片知识培训2．1采用原子面密度最小的（100）——InP做衬底，以降低界面态；采用掺硫衬底，因为硫在InP中有明显的抑制做用。2．2在衬底与吸收层之间生长的非掺杂InP缓冲层,以阻挡外延生长过程中衬底硫反扩散对有源层造成的污染,并实现衬底与吸收层之间的晶体过度,减少晶体缺陷。2.3在窄带隙In0.53Ga0.47As（Eg0.47ev）吸收层上生长一层宽带隙InP顶层（Eg1.

8、35ev），InPInGaAs异质结势垒将有效地控制少数载流子扩散电流的产生。宽带隙材料与表面钝化膜之间存在较大的势垒，电子和空穴不易由半导体注入到介质膜中，能够稳定暗电流参数。2.4采用双层钝化膜平面结构，较之台面结