Fabrication and Characteristics of Infrared Photodiode Using Insb Wafer with p-i-n Structure

p-i-n 구조의 InSb 웨이퍼를 이용한 적외선 광다이오드의 제조 및 그 특성

A highly sensitive photovoltaic infrared photodiode was fabricated for detecting infrared light in $3{\sim}5\;{\mu}m$ wavelength range on InSb wafer with p-i-n structure grown by MOCVD. Silicon dioxide($SiO_2$) insulating films for the junction interface and surface of photodiode were prepared using RPCVD because InSb has low melting point and evaporation temperature. After formation of In ohmic contacts by thermal evaporation, the electrical properties of the photodiode were characterized in dark state at 77K. A product of zero-bias resistance and area($R_0A$) showed $1.56{\times}10^6\;{\Omega}{\cdot}cm^2$ that satisfied BLIP(background limited infrared photodetector) condition. When the photodiode was tested under infrared light, the normalized detectivity of about $10^{11}\;cm{\cdot}Hz^{1/2}{\cdot}W^{-1}$ was obtained. we successfully fabricated a unit cell with InSb IR array with good quantum efficiency and high detectivity.

MOCVD로 성장된 p-i-n 구조의 InSb 웨이퍼를 이용하여 $3{\sim}5\;{\mu}m$ 영역의 적외선을 감지할 수 는 고감도 광기전력 형태의 적외선 광다이오드를 제조하였다. InSb는 녹는점과 표면원자들의 증발온도가 낮기 때문에 광다이오드의 접합계면과 표면의 절연보호막으로 $SiO_2$ 박막을 원격 PECVD를 이용하여 성장시켰다. 광다이오드의 저항성 접촉을 위해 In을 증착하였고 77K의 암상태에서 전류-전압 특성을 조사하였다. 영전위 저항과 수광면적의 적($R_0A$)이 $1.56{\times}10^6\;{\Omega}{\cdot}cm^2$의 높은 값을 가졌는데 이는 BLIP 조건을 만족하는 높은 값이었다. InSb 광다이오드에 적외선을 입사 했을때 $10^{11}\;cm{\cdot}Hz^{1/2}{\cdot}W^{-1}$의 매우 높은 정규화된 검지도를 나타내었다. 높은 양자효율과 검지도로 인해 제조된 InSb 적외선 단위 셀을 적외선 array에 그 적용이 가능할 것으로 보인다.