以濺鍍及快速熱擴散技術製備高速光偵測器之研究

Abstract

本子計畫配合整合研究計畫以三年的時程 規劃,就Zn及SiO/sub 2/濺鍍於GaAs及InP基片的技術, Zn原子於此等基片的快速熱擴散分布、p-n及 p-i-n光偵測器的製作、元件特性測量與模擬分 析做一完整有系列的研究.第一年,我們將以已 有的RF濺鍍系統,濺鍍SiO/sub 2//Zn於GaAs及InP基片 上可準確地控制SiO/sub2//Zn層厚度與組成,是後 續工作的基本需求.而利用快速熱擴散Zn原子於 GaAs及InP基片,以獲得陡峭的P型雜質分布是製備本半導體光偵測器的關鍵之一.由於Zn原子於此 等晶片具有非常高的擴散係數,溫度的高低與 加熱速率影響其分布至鉅,因此要準確地控制Zn 原子的分布需做多方面的試驗.又,本技術(濺鍍 而熱擴散)尚屬新開發階段尚未有文獻報告可 供參考,我們擬於本階段多執行此技術資料的 建立.進而對此技術用於製備光偵測器做可行 性研究.並利用獲得的數據製作大面積的GaAs與 InP p-n接面光偵測器,以測試其接收光譜之反應.第二年,我們將利用前期的經驗,設計製作小面 積的GaAs及InPp-n接面光偵測器.較諸其它製備方 法如磊晶成長p-n接面再以台座蝕刻(Mesa etching) 及封管技術(Closed ampoule technique)做平面式擴散 等,本製備方法可提供較低暗電流(Dark current)及 低成本的優點,我們評估這是一個很值得嘗試 的研究主題之一.為滿足將來光纖通訊需求的 紅外線光偵測器,我們於本階段也將製作大面 積的InP/InGaAs/InP的PIN光二極體,適度地控制Zn原子於前窗(Window)InP的分布,以達到高量子效率( Quantumefficiency)1.0-1.6.mu.m的光偵測器是中期階 段的目標.第三年,我們將朝製作高量子效率(大 於0.5於1.3.mu.m處)及低暗電流(小於10nA),頻寬大 於1GHz及響度(Responsivity)大於0.5A/W(於1.3.mu.m)的InP/InGaAs/InP PIN光偵測器努力.總言之,本計畫擬 以新式的方法製備高性能的光偵測器,探討此 一新技術的可行性,控制雜質分布、元件設計 與製作,元件特性測量及半導體材料結構參數 對元件性質的影響都是非常有價值的研究課題 ,而與總計畫下其它子計畫間互有供需並共同 協力研究,希望對國內正起飛的光電半導體工 業能有所貢獻.