Shuoben Hou har disputerat på KTH där han visar att det är möjligt att åstadkomma PIN-fotodioder i SiC som tål 550 °C. Det är den högsta temperatur som någonsin uppmätts för en fotodiod. Arbetet utfördes inom projektet ”Working on Venus”, med stöd av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse.

Bilden ovan visar en 16×16 bildpunkters bildsensor, med räknare och modstyrning som utvecklats inom projektet Working for Venus.

Optiska sensorer i kiselkarbid ger två fördelar: Dels att de tar upp det ultravioletta våglängdsområdet, dels den höga temperaturtåligheten.

PIN-dioderna täcker UV-spektrum, från 220 nm till 380 nm.

Ett processflöde utvecklades för att möjliggöra storskalig monolitisk integration av fotodiod och transistorkretsar i SiC.

Utmaningen var att kretsarna skulle dela en gemensam epitaxisk yta med överliggande kontaktlager.

På basis av tidigare erfarenheter av SiC-produktion vid KTH Myfab förbättrade man torretsning, förbindningsteknik med två metallager i kombination med kemisk-mekanisk polering (CMP). Det optimerade processflödet tillämpades vid tillverkning av diskreta komponenter, för konstruktionshjälpmedel för tillverkning av TTL-logik och för LSI-kretsar i en SiC-process.

Inom ramen för arbetet utvecklade man en bildsensor med 16×16 bildpunkter, integrerad med en 8 bitars räknare tillsammans med en 4 raders 16 kolumners avkodare. Kretsarna består av TTL-logik i standardutformning. Totalt har bildsensorn 1959 transistorer, medan hela kretsen har omkring 4000 komponenter, inklusive resistorer. Dessa ryms på en SiC-bricka med måtten 8,57×7,96 mm.

Bildsensorn karakteriserades inom temperaturområdet 25°C till 500°C. Dess funktion verifierades genom att ta enkla bilder av icke-uniform UV-belysning av bildsensormatrisen.

Filed under: Teknikartiklar