多量子阱红外探测器衬底减薄工艺研究

GaAs衬底减薄是制作GaAs基多量子阱焦平面红外探测阵列器件工艺中重要的一步,对器件的性能有重要的影响。采用手工和机器减薄抛光相结合的方法,成功地将器件厚度从625μm降为29±2μm。在77 K下,得到了器件的光响应,并对实验结果进行了分析,讨论了垂直入射引起器件光吸收的主要原因。

SiC JBS二极管衬底减薄与激光退火工艺

衬底减薄可以大幅提升SiC结势垒肖特基(JBS)二极管的电流密度,但减薄工艺和减薄引入的激光退火工艺仍面临巨大挑战。使用不同型号的金刚砂轮模拟了SiC衬底减薄精磨过程,研究了精磨后SiC衬底的界面质量;同时,使用波长为355 nm的紫外激光器退火Ni/4H-SiC结构,分析了激光能量密度对欧姆接触的性能影响;最后,结合减薄工艺和激光退火工艺制备了厚度为100μm的1 200 V/15 A SiC JBS二极管。结果表明,使用超精细砂轮精磨SiC衬底后,其表面粗糙度为1.26 nm,纵向损伤层厚度约为60 nm;当激光能量密度为1.8 J/cm^(2)时,能形成良好的欧姆接触,比接触电阻率为7.42×10^(-5)Ω·cm^(2);厚度减薄至100μm的1 200 V/15 A SiC JBS二极管在不损失阻断性能的情况下,其正向导通压降比未减薄的减小了0.15 V,电流密度提升了41.27%。

背照式电荷耦合器件的研制

简要介绍了背照电荷耦合器件的工作原理、潜在优势和应用领域。设计了对常规电荷耦合器件芯片进行衬底减薄进而实现背照电荷耦合器件的技术方案。给出了相关的设计方法和工艺流程并对关键工艺技术进行了探讨。对所制成的背照电荷耦合器件组件的性能进行了分析和讨论。结果表明所提出并采用的技术方案是可行的。

可见增强的32×32元平面型InGaAs/InP面阵探测器

为了实现In Ga As探测器响应波段向可见增强,在传统的外延材料中加入一层In Ga As腐蚀阻挡层,制备了32×32元平面型In Ga As面阵探测器,采用机械抛光和化学湿法腐蚀相结合的方法,去除了In P衬底.结果表明,探测器的响应波段为0.5~1.7μm,室温下在波长为500 nm处的量子效率约为16%,850 nm处量子效率约为54%,1 550 nm处量子效率约为91%.暗电流大小与衬底减薄之前基本保持一致.理论分析了材料参数对器件量子效率的影响,为进一步优化可见波段探测器的量子效率提供了依据.

多量子阱红外探测器垂直光耦合研究

对多量子阱红外探测器制作中GaAs衬底减薄工艺程序进行了研究与讨论。通过将器件压焊封装进杜瓦瓶中,测量其室温和低温条件下I-V特性,以及在低温条件下的器件信噪比,并以傅里叶变换红外光谱仪对器件进行光谱测量,得到光电流谱,从而比较了将器件衬底磨45°斜角的边耦合情况,以及直接将衬底减薄至(29±2)μm两种情况下器件的性能。并讨论了减薄材料在垂直入射情况下仍能引起器件光吸收的主要原因。结果表明,由于GaAs材料的各向异性,湿法腐蚀会使器件台面形成正梯形和倒梯形结构,其作用等同于器件磨至45°斜角,因此在垂直入射时器件也会有光电流产生。此外,在衬底进行减薄抛光后,衬底会有很小的起伏,这也可能引起光耦合,从而产生光电流。