PN接面之矽微環形電光調變器製作｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	黃棋林 Huang, Chi-Lin
論文名稱：	PN接面之矽微環形電光調變器製作 Fabrication of PN junction micro-ring electro-optic modulator
指導教授：	趙喣 Chao, Shiuh
口試委員:	陳永睿黃遠東
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 光電工程研究所 Institute of Photonics Technologies
論文出版年：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	144
中文關鍵詞：	PN接面、環形共振腔、電光調變器
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本論文將光電元件整合在矽基板上，在SOI基板上製作PN接面之矽微環形共振腔，利用偏壓使PN接面之矽微環形共振腔的載子濃度改變，利用自由載子色散效應達到調變光訊號的效果，並且將元件架構上將橫截面縮小，以提升其操作速度以及減少消耗功率。本論文中針對佈植模擬分析、水平PN接面結構製程、垂直PN接面結構製程，詳細的敘述其製程流程、電性量測，並對製程參數的選擇做詳細說明。元件製作使用國家奈米實驗室CMOS標準製程。根據電性量測結果推得元件操作速度可達20GHZ(理論值)，在無阻抗匹配情況下，50%以上的功率可輸入至元件。

第一章.緒論與簡介....................................................................................................... 1
1-1前言 ................................................................................................................. 1
1-2元件架構簡介 ................................................................................................. 3
第二章. 佈植濃度模擬分析......................................................................................... 4
2-1離子佈植製程參數模擬設計 ......................................................................... 4
2-2 P型濃度分析 .................................................................................................. 5
2-3 N型濃度分析 ................................................................................................. 7
2-3.1元素選取 .............................................................................................. 7
2-3.2 多次摻雜 ............................................................................................. 9
2-3.3脊形波導蝕刻與橫向穿透 ................................................................ 11
2-3.4光阻隔絕佈植之能力 ........................................................................ 13
2-4水平PN接面濃度分析 ................................................................................ 14
2-4.1 P型濃度分佈 ..................................................................................... 14
2-4.2 N型濃度分佈 .................................................................................... 14
2-4.3 P型重摻雜濃度分佈 ......................................................................... 17
2-4.4 N型重摻雜濃度分佈 ........................................................................ 18
2-5垂直PN接面濃度分析 ................................................................................ 20
第三章.水平PN接面製程與量測結果 ..................................................................... 22
3-1元件設計 ....................................................................................................... 22
3-2元件曝光介紹 ............................................................................................... 25
3-2.1曝光微影簡介 .................................................................................... 25
3-2.2光罩流程 ............................................................................................ 25
3-2.3光罩介紹 ............................................................................................ 26
3-3元件製作流程 ............................................................................................... 37
3-4電性量測 ....................................................................................................... 53
3-4.1 量測簡介 ........................................................................................... 53
3-4.2 IV量測 ............................................................................................... 55
3-4.3 CV量測 .............................................................................................. 59
3-5元件製作結果 ............................................................................................... 61
第四章.垂直PN接面製程與量測結果 ..................................................................... 64
4-1元件設計 ....................................................................................................... 64
4-2元件曝光介紹 ............................................................................................... 67
4-2.1曝光微影簡介 .................................................................................... 67
4-2.2 光罩流程 ........................................................................................... 67
4-2.3光罩介紹 ............................................................................................ 68
4-3元件製作流程 ............................................................................................... 79
II
4-4電性量測 ..................................................................................................... 100
4-4.1 量測簡介 ......................................................................................... 100
4-4.2 IV量測 ............................................................................................. 100
4-4.3 CV量測 ............................................................................................ 103
4-4.4高頻電性量測及分析 ...................................................................... 105
4-5元件製作結果 ............................................................................................. 108
4-5.1 FIB機台簡介 ................................................................................... 108
4-5.2 FIB觀測間隙區域 ........................................................................... 110
4-5.3 FIB觀測電極區域 ........................................................................... 113
第五章.結論與未來展望........................................................................................... 117
5-1 水平與垂直PN接面比較 ......................................................................... 117
5-2 改善曝光方式 ............................................................................................ 117
5-3 改善元件操作速度 .................................................................................... 119
附錄A. 水平PN接面之矽微環形電光調變器其製程流程表.............................. 120
附錄B.波導與共振腔之間隙 ................................................................................... 127
附錄C.垂直PN接面之矽微環形電光調變器其製程流程表 ................................ 129
附錄D. 垂直PN接面之矽微環形電光調變器高頻量測數據.............................. 136
參考文獻.................................................................................................................... 144

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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