低能离子植入和深度Mesa Si-雪崩光二极管与改进的制造工艺
Tiancai Wang1,2, Hongling Peng1,3, Peng Cao1,4
1Laboratory of Solid State Optoelectronics Information Technology, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|January 26, 2024
概括
本研究介绍了雪崩光二极管 (APD) 的简化制造工艺,大大减少了步骤和成本. 改进的方法提高了可见光和近红外光检测应用的性能.
科学领域:
- 光电子和半导体设备
- 光子学和光学探测技术
背景情况:
- 雪崩光二极管 (Si APD) 对于光检测至关重要,因为它们的成本低,并且兼容CMOS.
- 现有的Si APD制造工艺在循环时间和成本方面面临挑战,阻碍了工业可扩展性.
- 超深层面结构的Si APD提供了更好的性能,但需要复杂的制造.
研究的目的:
- 开发一种改进的,具有成本效益和更快的制造工艺,用于超深层层结构的雪崩光二极管.
- 为了提高Si APD可见光和近红外光检测的性能.
- 为了减少工业应用的制造复杂性和成本.
主要方法:
- 提出了一种改进的制造工艺,其中显著减少了光刻工艺的步骤 (与现有方法相比减少了一半).
- 实施低能 (<30 keV) 的单离子植入,以进一步降低制造成本.
- 使用优化过程制造的超深层结构雪崩光二极管.
主要成果:
- 实现了一个深度mesaAPD与140V的故障电压.
- 该设备显示了500fF的低电容和2.7ns的快速上升时间,在55V的反向偏移下.
- 获得了高响应度 (103A/W在870nm,120V),低暗电流 (1nA在穿孔时) 和高增益 (>1000).
结论:
- 改进的制造工艺为高性能雪崩光二极管提供了一条简化且具有成本效益的途径.
- 开发的超深层APD显示出出色的性能特性,适合要求高的光检测任务.
- 这一进步满足了工业对更快,更便宜地制造先进光电探测器设备的需求.
