与标准cmos工艺兼容的硅基光发射器件研究

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1、天津工业大学硕士学位论文与标准CMOS工艺兼容的硅基光发射器件研究姓名：黄春红中请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：牛萍娟郭维廉20090101摘要随着光纤通信技术和微电子技术的飞速发展，光电集成的研究成为当今世界前沿研究的热点。而其中关键的一环，就是要研制出一种能满足光互联技术要求的实用光源。硅是微电子技术的主要材料，但由于其为一种间接带隙的半导体材料，在发光方面具有先天的不足。目前已经发展了多种硅基光发射技术，如多孔硅、纳米硅、错硅等技术，取得了许多重要的进展。但是，这些技术都采取了复杂的工艺手段，与当前微电子超大规模集成电路（VLSI）的成熟工艺不兼容，限制了芯片内部光互联的实

2、现。由于硅发光器件结构简单、与标准CMOS工艺兼容等特点，得到了许多研究者的注意，在发光机理研究、器件结构设计和制备方面。取得了很大的进展。文在与标准COMS工艺兼容的硅基光发射器件方面进行了广泛而深入的研究，通过测试Chartered公司0・35/zmdg（双栅）标准CMOS工艺进行流片制造的不同结构器件，对实验结果进行总结，分析了结构对器件特性的影响。在此基础上，采用0.35/zm标准CMOSEEPROM工艺进行了器件结构的改进设计，尝试了一批新的结构设计例如圆形器件、尖端注入型器件等并进行流片。并且通过理论和实际测试分析了工艺对器件特性的影响。重点对栅压控制结构、三端器件进行了测试和分析

3、，明确了栅的控制机理，并且发现了三端器件明显的控制效果。关键词：硅基光电集成回路；标准CM0S工艺；硅基发光器件AbstractAsthesurprisingdeve1opmentoffiberte1ecommunicationandmicroe1ectronics••technology,optoelectronicintegratedcircuit(0EIC)becomesthefocusofadvancedresearchintheworldrecent1y.Oneofthekeyworksistorealizeapractical1ightsourcetosatisfytherequi

4、rementofopticalinterconnection.AlthoughSiliconisthemainmaterialofmicroelectronicstechnology,itislightemitterduefundamentalbandaremanymaterialnotthebestchoicefortoitsindirectgap.Atpresent,theresapp1iedtosilicon—based1ightemission,suchasporoussilicon,nanocrystals,SiGeandS0on.However,thistechniquemakes

5、therealizationofoptica1interconnectionhard,forcomp1exmethodsandthatcannotbecompatiblewiththematureverylargescaleintegratedcircuitstechnology.Becausethesi1iconlightemittingdevicehassimplestructureandiscompatiblewiththestandardCMOStechnology,itgetsmuchattentionofresearchers.Therehavemadegreatprogressi

6、ntheresearchof1ightemissionmechanism,devicedesignandmaterialpreparation.Thisarticlemainlydiscussestheresearchonsilicon—based1ightemittingdevicedeeply.Basedonthetestresu1tofthedeviceswithdifferentstructureusingCharteredo.35#mdg(dual—gate)standardCMOStechno1ogy,summarizestheexperimentalresultsandanaly

7、sisestheinfluencethatdifferentstructurehasonthedevicecharacteristics.Thenewdevicesofstruccircularandinjfabricatedwithturesforexampleectiondeviceare0.3511mstandardCMOSEEPROMtechno1ogyforimproveddesign.