讲座之一PD芯片知识培训

《讲座之一PD芯片知识培训》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、PINPD芯片知识培训内容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PN6.1PD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

2、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Ei，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.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。不能形成外部电流。A、

3、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。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

4、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。SiNxCr-AuZn扩散SiNxn--InP顶层n--InGaAs吸收层n+-InP缓冲层n+-InP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≤1×1016/cm30.8～1µm0.9-11<5×1015/cm32.0～2.5µm≥1×1018/cm

5、3350µmhυCr/AuIn0.53GaAs0.47n-InPnInP(sub)n+图1Φ55μm芯片结构图InPP2．1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1.35ev），InPInGaAs异质结势垒将有效地控制少数载流子扩散电流的

6、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，较之台面结构其稳定性更好。2.5P面采用延伸电极，避免了因键合应力直接施加在Pn结及有源区上产生新的晶体缺陷以及由此造成的结构退化。3002020560560552020380380光敏面尺寸：55m光敏面尺寸：300m图2．一次版图考虑到经环境应力及机械应力试验后光纤仍对准光敏面，我们对光敏面进行了设计，保证了光敏面对光全接收，又有一定的藕合容量，并能避免光纤离光敏面太近而带来的弊端芯片版图设计202538038

7、0300二次版图55二次版图图3二次版图二次版用来确定P面电极孔尺寸。为了防止P面金属电极中的Au原子在一定温度下沿钝化膜与半导体界面横向迁移，以及沿膜针孔向结扩散而造成短路或暗电流参数不稳定，在扩散掩膜上再设计了一层钝化膜，采用二次光刻技术刻出小于第一次扩散窗口的P面电极环，以达到保护结的目的。由于PN结的横向扩展，结离金属电极边缘的实际距离起到了保护结的作用。二次版图202032056056030055二次版图55二次版图图4．三次版图三次版图为P面电极图形，电极材料为Cr-Au，它由光敏面电极及延伸电极组成。光敏面电极要大于二次版电极环尺寸，

8、延伸电极是为了避免键合应力直接施加在光