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研究生: 涂維珍
Wei-Chen Tu
論文名稱: 低溫多晶矽光感應器之效能改善
Improvement of LTPS Photo Detector
指導教授: 金雅琴
Ya-Chin King
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電子工程研究所
Institute of Electronics Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 49
中文關鍵詞: 光感應器低溫多晶矽PIN二極體
外文關鍵詞: photo detector, LTPS, PIN diode
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  • 本論文提出具有低暗電流與高光電流的PIN二極體,透過元件的電性與光性提升光感應器的效能,使電路設計簡單化,並將新式光感應器設計於3T主動式影像感測器電路,期望將觸碰式面板整合於LTPS面板中。首先,此新元件採用雙閘極絕緣層製程,利用SiNx自我氫化的效果使暗電流降低。第二部分透過減少光線損失、增加單位面積光子數與增加空乏區長度,達到增加光電流的功效。其中靈敏度最高的元件為在本質區上方空洞並鋪上ITO電極的PIN二極體,在波長555nm、照度70lux和逆偏壓3V的條件下,此元件之靈敏度為204fA/lux,相同條件下之傳統PIN二極體,其靈敏度為41fA/lux。透過以上降低暗電流與提升光電流的方法,在電路設計上將有更大的空間實現整合於LTPS製程中之觸碰面板系統。


    Novel LTPS PIN photo detectors with low dark current and high sensitivity have been developed. Dual gate insulator including TEOS and SiNx layer are employed to enhance hydrogen level which can effectively repair defects in the poly-Si thin film and in turn reduces dark current level in the PIN device. To increase photo responsibility, structural layer on top of the photo-detector is designed to reduce light loss. A hollow region is etched and filled with ITO to enhance light penetration to the depletion region. Bias voltage added to the ITO electrode is demonstrated to increase the depletion region of the device, which lead to better photo responsibility. By the above methods, we successfully develop a high performance PIN diode.

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 圖片目錄 IV 表格目錄 VI 內文目錄 VII 第一章 緒論 1 第二章 低溫多晶矽光感應器之回顧 2 2.1 LTPS光感應器簡介 2 2.2 傳統光感應器之缺失 3 2.2.1 暗電流成因與暗電流過高 3 2.2.2 光電流與靈敏度不足成因 4 2.3 光感應器在LTPS上之應用 5 2.4 結論 5 第三章 光感應器之暗電流改善 14 3.1 傳統PIN二極體的特性 14 3.1.1 電性量測系統 15 3.1.2 電流與溫度關係 15 3.1.3 電流與本質區長度寬度關係 16 3.2 低暗電流光感應器---雙閘極絕緣層PIN二極體 17 3.3 結論 18 第四章 光感應器之光電流改善 26 4.1 具提高光電流功效之光感應器 26 4.2 PIN二極體穿透率與光軌跡模擬 27 4.3 實驗結果與討論 28 4.3.1 電流與波長曲線 29 4.3.2 電流與照度曲線 29 4.3.3 電壓對電流與靈敏度曲線 30 4.3.4 實驗結果討論 31 4.4 3T主動式影像感測器像素設計與模擬 32 第五章 結論與未來發展 47 5.1 結論 47 5.2 未來發展 47 參考文獻 49

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