標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝硅基LED器件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)分析.pdf

1、為提高硅芯片的信號(hào)傳輸速度,解決傳輸延時(shí)、信號(hào)串?dāng)_等問題,當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一在于實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)信號(hào)的光傳輸。要實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在芯片內(nèi)傳輸,必須要解決硅芯片內(nèi)發(fā)光器件的研制工作。本文利用0.35um標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝,根據(jù)不同的半導(dǎo)體原理設(shè)計(jì)了多種硅LED器件,并對(duì)器件進(jìn)行了制備、測(cè)試和結(jié)果分析。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1.利用0.35um標(biāo)準(zhǔn)CMOS雙柵工藝,根據(jù)電場(chǎng)限制效應(yīng)設(shè)計(jì)并制備了反向偏置下雪崩發(fā)光的N+-Psub結(jié)的楔形和葉

2、型器件,并對(duì)器件的光學(xué)特性和電學(xué)特性進(jìn)行了測(cè)試和分析。器件面積分別為34.2×42um2和94.2×114um2。器件的開啟電壓為0.7V,發(fā)生雪崩擊穿是開啟電壓為8.8V左右。我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用電場(chǎng)限制效應(yīng)時(shí)不僅與器件的材料設(shè)計(jì)相關(guān),而與器件的電極分布更為密切。在50mA下器件發(fā)光功率為10.2nW左右。
　　 2.利用0.35um標(biāo)準(zhǔn)CMOS雙柵工藝,根據(jù)叉指電極均勻電場(chǎng)的原理設(shè)計(jì)并制備了反向偏置下雪崩發(fā)光的N阱—Psub結(jié)叉指形

3、硅LED。器件面積為60×52.8um2。電場(chǎng)強(qiáng)度均勻有助于使發(fā)光面積均勻。器件開啟電壓為0.8V,反向擊穿電壓達(dá)15V。器件發(fā)光功率為7nW左右。
　　 3.利用0.35um標(biāo)準(zhǔn)CMOS EEPROM工藝,根據(jù)載流子注入增強(qiáng)發(fā)光的工作原理,設(shè)計(jì)并制備反向偏置下雪崩發(fā)光的N+-Psub三端注入型硅LED器件。器件面積為64×80.8um2,器件開啟電壓為0.7V,反向雪崩擊穿電壓為9V。
　　 4.利用0.35um標(biāo)準(zhǔn)C

4、MOS雙柵工藝設(shè)計(jì)并制備出了柵控的側(cè)面發(fā)光U型硅LED。器件采用N+-Psub結(jié),主要根據(jù)反向偏置雪崩發(fā)光工作。器件面積為40.8 um2。在50mA下器件發(fā)光功率為12nw左右,發(fā)光峰值為760nm左右。
　　 5.利用0.35um標(biāo)準(zhǔn)CMOS雙柵工藝設(shè)計(jì)并制備了正向偏置發(fā)光的U型及回型器件。在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)所制備的硅LED可以正向發(fā)光,也可以反向雪崩擊穿發(fā)光。在這兩種情況下發(fā)光時(shí)發(fā)光光譜不同,其中正向發(fā)光功率遠(yuǎn)大于反向發(fā)光功率。