P型掺杂区工艺对硅基Pinned型光电二极管量子效率的影响

摘要

为了更全面、系统地分析硅基Pinned型光电二极管(Pinned photodiode,PPD)量子效率的工艺敏感特性,基于考虑表面Shockley-Read-Hall(SRH)复合率模型的时域有限差分数值模拟方法,对不同P+型表面层和P型外延(epitaxial,EPI)层工艺条件下PPD可见光谱量子效率的变化特征及物理机制进行了研究.结果表明,P+型表面层离子束注入剂量和注入能量的增加分别引起非平衡载流子SRH复合率升高和PPD势垒区顶部下移,均可导致低于500nm波段量子效率的衰减,而后者进一步引起的势垒区纵向宽度缩减使该影响可持续至650nm波段;P型EPI掺杂浓度增加引起PPD势垒区底部上移,导致500nm～750nm波段量子效率的衰减;P型EPI厚度增加引起衬底强SRH复合区光电荷比重降低,导致高于700nm波段量子效率得到提升并趋向饱和.通过分析发现硅基材料中光子吸收深度对波长的强依赖关系是导致两种P型掺杂区工艺条件对量子效率存在波段差异性影响的根本原因.