硅基APD器件的工艺及性能仿真分析

王巍; 冯其; 武逶; 谢玉亭; 王振; 冯世娟

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硅基APD器件的工艺及性能仿真分析

王巍, 冯其, 武逶, 谢玉亭, 王振, 冯世娟

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王巍, 冯其, 武逶, 谢玉亭, 王振, 冯世娟. 硅基APD器件的工艺及性能仿真分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(1): 140-144.

引用本文:

王巍, 冯其, 武逶, 谢玉亭, 王振, 冯世娟. 硅基APD器件的工艺及性能仿真分析[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(1): 140-144.

Wang Wei, Feng Qi, Wu Wei, Xie Yuting, Wang Zhen, Feng Shijuan. Analysis and simulation of process and performance of silicon avalanche photodiode[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(1): 140-144.

Citation:

Wang Wei, Feng Qi, Wu Wei, Xie Yuting, Wang Zhen, Feng Shijuan. Analysis and simulation of process and performance of silicon avalanche photodiode[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(1): 140-144.

硅基APD器件的工艺及性能仿真分析

1.
重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065

基金项目:

重庆市电子产业发展基金

详细信息

作者简介:
王巍（1967- ），教授，博士，主要从事半导体光电、集成电路设计方面的研究。Email：wangwei@cqupt.edu.cn

中图分类号: TN364

Analysis and simulation of process and performance of silicon avalanche photodiode

1.
College of Electronics Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065,China

摘要: 硅基APD 的性能取决于其器件结构与工艺过程。文中对n+-p--p+外延结构的APD 器件的工艺和器件性能进行了仿真分析，为硅基APD 器件的设计提供了理论指导。利用Silvaco 软件对APD器件的关键工艺离子注入和扩散工艺进行了仿真，确定工艺参数对杂质的掺杂深度和掺杂分布的影响。并且，对于APD 器件的性能进行了分析，对电场分布、增益、量子效率、响应度等参数进行了仿真分析。仿真结果表明：在给定的器件参数条件下，所设计的APD器件的增益为100时，响应度峰值为55A/W左右，在600~900 nm 范围内具有较高响应度，峰值波长在810 nm。
- 硅基雪崩二极管(Si-APD) /
- 二维工艺仿真 /
- 器件仿真
Abstract: The silicon APD performance is dependent on its device structure and processes. In this paper, the device performance and key processes for epi-planar n+-p--p+ structure silicon APD were simulated with Silvaco, in order to guide the silicon APD device design. The parameters of device processes such as ion implantation and dopant diffusion were simulated to get the impurity distribution and doping depth. Furthermore, the key parameters which were used to characterize the APD performance, such as the electric field distribution, the dark current and photocurrent, the gain, the quantum efficiency and the responsibility of the APD were simulated. The experiment results show that the maximum responsibility is up to 55A/W when the gain is 100. The device is most sensitive in the spectral range of 600 nm to 900 nm. The peak responsivity of the device is 810 nm.
- silicon avalanche photodiode /
- 2-D process simulation /
- device simulation

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硅基APD器件的工艺及性能仿真分析

1. 重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065

作者简介:
王巍（1967- ），教授，博士，主要从事半导体光电、集成电路设计方面的研究。Email：wangwei@cqupt.edu.cn

收稿日期: 2013-05-12
修回日期: 2013-06-14
刊出日期: 2014-01-25

基金项目:

重庆市电子产业发展基金

中图分类号: TN364

关键词:

摘要: 硅基APD 的性能取决于其器件结构与工艺过程。文中对n+-p--p+外延结构的APD 器件的工艺和器件性能进行了仿真分析，为硅基APD 器件的设计提供了理论指导。利用Silvaco 软件对APD器件的关键工艺离子注入和扩散工艺进行了仿真，确定工艺参数对杂质的掺杂深度和掺杂分布的影响。并且，对于APD 器件的性能进行了分析，对电场分布、增益、量子效率、响应度等参数进行了仿真分析。仿真结果表明：在给定的器件参数条件下，所设计的APD器件的增益为100时，响应度峰值为55A/W左右，在600~900 nm 范围内具有较高响应度，峰值波长在810 nm。