Verbesserte Empfindlichkeit eines Photodetektors durch die Einführung resonanter Strukturen im Standard SOI CMOS Prozess
Lehrstuhl für Optoelektronik, ziti, Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Heidelberg, 2IBM Research, Zurich Research Laboratory, Rüschlikon, Switzerland, 3IBM Research & Development Böblingen, Böblingen
max.auer@ziti.uni-heidelberg.de
Abstract
Eine der großen Herausforderungen der optischen Inter-Chip Kommunikation heute besteht in der gemeinsamen Integration von optischen Detektoren und III-V Lichtquellen in den Standard CMOS-Prozess. Verschiedene bisherige Konzepte reichen von Deep Trench Memory Cells als Detektoren bis hin zu III-V Detektoren, zu deren Herstellung III-V-Schichten auf die Silizium-Chipoberfläche aufgebracht werden. Im Gegensatz dazu wäre es äußerst effizient, wenn man den SOI CMOS-Prozess selbst verwenden könnte, um Detektoren für 850nm-Wellenlängen herzustellen. Tatsächlich existieren in der CMOS-Technologie bereits viele potentielle Detektoren in Form von PN-Übergängen. Aufgrund der starken Dotierungen heutiger Designs sind die Verarmungszonen mit 50-100nm jedoch sehr klein. In kleinen Verarmungszonen ist aber gleichzeitig auch das absorbierende Volumen, in dem freie Ladungsträger erzeugt werden können, klein. Mit der Einführung resonanter Strukturen in den CMOS-Prozess stellen wir das Konzept eines Photodetektors mit hoher Empfindlichkeit bei geringer Schichtdicke vor, das ohne Einschränkung und ohne weitere post-processing Schritte mit dem heutigen Standard SOI CMOS Prozess kompatibel ist.
Keywords
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