目錄 摘要……………………………………………………………I 目錄…………………………………………………………III 圖目錄……………………………………………………… IV 圖目錄……………………………………………………… V 圖目錄……………………………………………………… VI 圖目錄………………………………………………………VII 表目錄…………………………………………………… VIII 第一章 概論………………………………………………… 1 第二章 光檢測器之理論分析……………………………… 9 §2-1 簡介 ……………………………………………… 9 §2-2 光電特性 …………………………………………13 §2-2.1 頻率響應…………………………………………13 §2-2.2 電容………………………………………………15 §2-2.3 暗電流……………………………………………16 §2-2.4 光檢測器光電特性分析及模擬…………………19 §2-3 元件整體模擬與考量並設計於光罩……………21 §2-3.1 頻率設計模擬考量………………………………21 §2-3.2 光罩設計考量……………………………………26 第三章 磊晶片特性分析與光檢測器之製程………………29 §3-1 磊晶片特性分析…………………………………29 §3-1.1 InP覆蓋層之WGPD磊晶結構……………………29 §3-1.2 InGaAsP覆蓋層之WGPD磊晶結構………………34 §3-2 光檢測器之製程 ……………………………… 38 §3-2.1 SCPD製程……………………………………… 38 §3-2.2 WGPD製程……………………………………… 49 §3-2.3 製程步驟分析與解說………………………… 61 第四章 結果與討論 ……………………………………… 70 第五章 結論 ……………………………………………… 83 參考文獻…………………………………………………… 86 圖目錄 圖一、光檢測器兩種結構示意圖…………………………………… ..3 圖二、吸收層厚度(Y)與光點半徑(X)大小的剖面圖…………………19 圖三、耦合光損耗對吸收層厚度(Y)與光點半徑(X)大小的模擬圖..20 圖四、接面電容與電極電容對整體元件頻率模擬圖…………………22 圖五、吸收層厚度與接面面積大小相關性模擬圖……………………23 圖六、SiOx與SiNx與金屬電極電容相關性模擬圖…………………. 24 圖七、降低電容-電阻的光罩設計圖...........................27 圖八、WGPD元件偽窗製程示意圖..............................28 圖九、磊晶片結構示意圖........................................................29 圖十、元件結構及相關的磊晶結構參數條件圖..................29 圖十一、InGaAs與InP的晶格不匹配圖.........................30 圖十二、不摻雜的InP與不摻雜的InGaAs的濃度圖...............31 圖十三、InGaAs厚度圖......................................32 圖十四、InP厚度圖.........................................33 圖十五、在相同Zn擴散條件之下， InGaAsP與InP的濃度圖.......34 圖十六、行設計磊晶結構示意圖..............................35 圖十七、InGaAs與InP的晶格不匹配圖.........................35 圖十八不摻雜的InP、InGaAs與不摻雜的InGaAsP的濃度圖........36 圖十九、InGaAs吸收層、InGaAsP覆蓋層與InGaAs接觸層的厚度圖.37 圖二十、晶片清洗示意圖....................................38 圖二十一、介電層沉積示意圖................................39 圖二十二、擴散區開圖示意圖................................40 圖二十三、SiO2介電層薄膜蝕刻示意圖........................41 圖二十四、鋅擴散示意圖....................................42 圖二十五、抗反射層沉積示意圖..............................43 圖二十六、P-metal電極開圖示意圖...........................44 圖二十七、P-metal金屬蒸鍍示意圖...........................44 圖二十八、P-metal掀金示意圖...............................45 圖二十九、P-metal合金示意圖...............................45 圖三十、N-metal 金屬蒸鍍示意圖............................47 圖三十一、WGPD擴散區開圖位置示意圖........................52 圖三十二、耦合孔徑、偽窗與N-金屬區開圖區示意圖............57 圖三十三、WGPD製程流程示意圖..............................60 圖三十四、WGPD元件側視圖..................................60 圖三十五、擴散區與保護層位置圖............................61 圖三十六、側邊光耦合孔徑與偽窗位置圖......................62 圖三十七、側邊光耦合孔徑與N金屬區域圖.....................62 圖三十八、蝕刻區域的高度剖面圖............................63 圖三十九、InP/InGaAs/InP到達N+InP基板的俯視...............64 圖四十、側邊表面損毀材料的俯視圖..........................64 圖四十一、等待蝕刻區域的高度剖面圖........................65 圖四十二、蝕刻P接觸金屬上方的SiOx圖.......................66 圖四十三、蝕刻P接觸金屬上方的SiOx放大圖...................66 圖四十四、蒸鍍上P金屬電極與N金屬後的圖....................67 圖四十五、劈裂後的元件圖..................................67 圖四十六、光耦合面裸露出的剖面圖..........................68 圖四十七、WGPD系統量測的簡單示意圖........................68 圖四十八、無保護層及偽窗示意圖............................69 圖四十九、有保護層及偽窗示意圖............................69 圖五十、WGPD元件接面圖....................................70 圖五十一、兩種不同磊晶片WGPDs元件暗電流-電壓量測曲線圖....70 圖五十二、兩種不同磊晶片WGPDs元件的暗電容-電壓量測曲線圖..71 圖五十三、InP與InGaAsP覆蓋層的順向電壓與暗電流密度圖......72 圖五十四、InP與InGaAsP為覆蓋層WGPDs的電阻比較值圖.........73 圖五十五、InP與InGaAsP為覆蓋層WGPDs的崩潰電壓圖...........74 圖五十六、InP與InGaAsP為覆蓋層的順向電流漂移改變率圖......75 圖五十七、透鏡光纖前端圖..................................76 圖五十八、量測光響應的量測平台圖..........................76 圖五十九、InP & InGaAsP覆蓋層WGPDs的飽和光響應比較值圖....77 圖六十、兩種WGPDs對1.55-μm 雷射的光響應圖................78 圖六十一、InP與InGaAsP (1.1 PQ)覆蓋層的WGPDs電容值圖......79 圖六十二、側邊偶合量測基座圖..............................80 圖六十三、RF訊號接線連接頭圖..............................80 圖六十四、頻率響應量測基座圖..............................81 圖六十五、兩種不同覆蓋層的頻率響應圖......................81 表目錄 表一、擴散時間對深度表....................................42