В данной статье говорится о допустимых отклонениях глубины диффузии, выборе оптимального типа эпитаксиальных структур для изготовления лавинных InGaAs/InP-фотодиодов. При изготовлении ЛФД особое внимание уделяется созданию определённой конфигурации электрического поля в структуре. Конфигурация электрического поля в структуре зависит от исходных параметров структуры и от процессов диффузии. Отклонения от параметров приводят к неработоспособности ЛФД. Было представлено два типа структуры: тип 1 – с равномерным легированием лавинной области (треугольное поле) и тип 2 – с пиковым легированием лавинной области (прямоугольное поле). Указанные эпитаксиальные структуры выращивались методом МОС-гидридной эпитаксии. Типичные параметры структуры типа 1: лавинная область n-InP толщиной 3,9 мкм и уровнем легирования 1,71016 см-3, область поглощения n-InGaAs толщиной 2,35 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3. Типичные параметры структуры типа 2: лавинная область n-InP толщиной 3,6 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3 зарядная область n+-InP толщиной 0,3 мкм и уровнем легирования 8,51016 см-3, область поглощения n-InGaAs толщиной 2,1 мкм и уровнем легирования не более 11015 см-3. В обеих структурах p–n-переход создавался в лавинной области n-InP методом диффузии цинка. Для каждой структуры при различных глубин p–n-перехода, создаваемого диффузией, рассчитывалось напряжение, при котором обеспечивался коэффициент умножения равный 10. Структура типа 1 работоспособна в диапазоне глубин p–n-перехода х0 = (1,77– 2,18) мкм при рабочих напряжениях (56–75) В. Допустимый разброс х0 = 0,41 мкм ( 10 %). Структура типа 2 работоспособна в диапазоне глубин p–n-перехода х0 = (2,50–3,40) мкм при рабочих напряжениях (49–61) В. Допустимый разброс х0 = 0,90 мкм ( 15 %). При изготовлении InGaAs/InP ЛФД структура с пиковым легированием в лавинной области (тип 2) обладает большей технологической устойчивостью по сравнению со структурой с равномерным легированием лавинной области (тип 1). Допустимые отклонения по глубинам p–n-перехода составляют ( 15 %) для структуры типа 2, и ( 10 %) для структуры типа 1.
Consideration is given to the allowable variation of the depth of the diffusion and the selection of the optimal type of epitaxial structures for the manufacture of avalanche InGaAs/InP photodiodes (APD). Рис. 7. Зависимости рабочего напряжения ЛФД U от глубины p–n-перехода x для структуры 2. It is necessary to create a specific configuration of the electric field in the APD. The configuration of the electric field in the p–n structure depends on initial parameters of the structure and processes of diffusion. Deviations from parameters can disable the APD. Two structure types were presented: type 1 – with uniform doping of the multiplication region (triangular field) and type 2 – with peak doping of the multiplication region (rectangular field). These epitaxial structures were grown by using the molecular beam epitaxial (MBE) technologies. Typical parameters of the structure type 1: the thickness 3.9 μm from multiplication region and doping in multiplication region 1.71016 cm-3, the thickness 2.35 μm from area of absorption n-InGaAs and doping no more 11015 cm-3. Typical parameters of the structure type 2: the thickness 3.6 μm from multiplication region n-InP and doping no more 11015 cm-3, in the charging layer n+-InP the thickness 0.3 μm and doping 8.51016, the thickness 2.1 μm from area of absorption n-InGaAs and doping no more 11015 cm-3. The p–n-junction was formed the multiplication region n-InP by diffusion of zinc. Voltage was calculated for each structure at different depths p–n-junction produced by diffusion, which provides a multiplication factor of 10. The structure of the type 1 is operable in a depth range of p–n-transition x0 = (1.77–2.18) mm at operating voltages (56–75) V. Allowable variation x0 = 0,41 μm (10 %). The structure type 2 is operable in a range of depths p–n-transition x0 = (2.50–3.40) microns at operating voltages (49–61) V. Allowable variation x0 = 0.90 μm (15 %). In the manufacture of InGaAs/InP APD structure doped with a peak in the multiplication area (type 2) has a higher technological reliability than the structure with uniform doping multiplication region (type 1). The allowable variation for the depths p–n-junction are 15 % in the structure type 2, and 10 % in the structure type 1.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
