收藏本站
《天津大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

标准CMOS工艺硅基LED器件设计及实验分析

杨广华  
【摘要】:为提高硅芯片的信号传输速度,解决传输延时、信号串扰等问题,当前研究的热点之一在于实现芯片内信号的光传输。要实现光信号在芯片内传输,必须要解决硅芯片内发光器件的研制工作。本文利用0.35um标准CMOS工艺,根据不同的半导体原理设计了多种硅LED器件,并对器件进行了制备、测试和结果分析。论文的主要创新点如下: 1.利用0.35um标准CMOS双栅工艺,根据电场限制效应设计并制备了反向偏置下雪崩发光的N~+-Psub结的楔形和叶型器件,并对器件的光学特性和电学特性进行了测试和分析。器件面积分别为34.2×42um~2和94.2×114um~2。器件的开启电压为0.7V,发生雪崩击穿是开启电压为8.8V左右。我们发现应用电场限制效应时不仅与器件的材料设计相关,而与器件的电极分布更为密切。在50mA下器件发光功率为10.2nW左右。 2.利用0.35um标准CMOS双栅工艺,根据叉指电极均匀电场的原理设计并制备了反向偏置下雪崩发光的N阱-Psub结叉指形硅LED。器件面积为60×52.8um~2。电场强度均匀有助于使发光面积均匀。器件开启电压为0.8V,反向击穿电压达15V。器件发光功率为7nW左右。 3.利用0.35um标准CMOS EEPROM工艺,根据载流子注入增强发光的工作原理,设计并制备反向偏置下雪崩发光的N~+-Psub三端注入型硅LED器件。器件面积为64×80.8um~2,器件开启电压为0.7V,反向雪崩击穿电压为9V。 4.利用0.35um标准CMOS双栅工艺设计并制备出了栅控的侧面发光U型硅LED。器件采用N+-Psub结,主要根据反向偏置雪崩发光工作。器件面积为40.8 um~2。在50mA下器件发光功率为12nW左右,发光峰值为760nm左右。 5.利用0.35um标准CMOS双栅工艺设计并制备了正向偏置发光的U型及回型器件。在测试中发现所制备的硅LED可以正向发光,也可以反向雪崩击穿发光。在这两种情况下发光时发光光谱不同,其中正向发光功率远大于反向发光功率。在正向发光器件中设计了栅极来调制器件的发光。我们发现这种栅极结构的硅LED发光包括了PN结的正向发光和隧道结(MIS)发光两部分。在电流为100mA下器件发光峰值为1100nm左右。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN312.8

手机知网App
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈晔,李世清,鄢和平,王仁卉;背电场硅太阳能电池离子辐照效应[J];半导体光电;1997年01期
2 周震,黄永清,任晓敏;晶片键合技术及其在垂直腔型器件研制中的应用[J];半导体光电;2003年04期
3 莫太山,张世林,郭维廉,郭辉,郑云光;横向SOI锗硅光电探测器的数值模拟[J];半导体光电;2003年04期
4 朱泳,刘艳红,魏希文,沈光地,陈建新,邹德恕;SiGe材料及其在半导体器件中的应用[J];半导体技术;2001年08期
5 丁齐兵,戴庆元;SiGe技术在蓝牙系统中的应用[J];半导体技术;2002年08期
6 张海鹏,章红芳,吕幼华;Si_(1-x)Ge_x/SOI材料的基本性质与应用前景[J];半导体技术;2004年03期
7 牛沈军;王建利;兰天平;;VB-GaAs晶体生长技术中掺Si浓度的控制[J];半导体技术;2006年07期
8 葛惟锟,吴荣汉;LPE n-GaAlAs:Te中DX中心的导纳谱分析[J];半导体学报;1986年03期
9 林耀望;优质Al_xGa_(1-x)As/GaAs(x≤0.6)SAM—APD超晶格结构的MBE生长[J];半导体学报;1993年11期
10 张晓丹,赵颖,朱锋,魏长春,高艳涛,孙健,侯国付,薛俊明,耿新华,熊绍珍;VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池[J];半导体学报;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 董志芳;;功率MOSFET低温工作特性分析[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
2 王云;李宝河;李长江;;基于虚拟仪器技术的真实传感器实验[A];2005年全国高校非物理类专业物理教育学术研讨会论文集[C];2005年
3 贺晓雷;吕文华;李建英;于贺军;;一种用于太阳被动跟踪的光电角偏差探测装置[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
4 李欣;王淑芬;毛京湘;赵晋云;;HgCdTe环孔p-n结光伏探测器暗电流机制[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年
5 Zhang Bin Mao Lu-hong Li Shanguo Guo Wei-lian Zhang Shi-lin Liang Hui-lai (School of Electronic Information Engineering, tianjin 30072);The equivalent circuit model on the room temperature electroluminescence from forward biased pin silicon diode[A];Proceedings of Optoelectronic Devices and Integration II[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李成仁;掺铒Al_2O_3薄膜制备工艺、光波导增益特性的理论与实验研究[D];大连理工大学;2004年
2 涂洁磊;新型MIp~+-Al_(0.3)Ga_(0.7)As/p-n-n~+-GaAs结构太阳电池电子及辐照效应研究[D];四川大学;2002年
3 刘祖明;晶体硅太阳电池及其电子辐照研究[D];四川大学;2002年
4 盛钟延;光通信中集成蚀刻衍射光栅波分复用器的研究[D];浙江大学;2004年
5 肖奇;FeS_2的电子结构与光电性能理论模拟及其表面钝化工艺研究[D];中南大学;2002年
6 安正华;SGOI新材料制备与PⅢ硅基发光材料研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2003年
7 钟明;大量程光纤绝对测距仪研究[D];天津大学;2004年
8 吴云峰;单片OEICs的激光微细加工技术研究[D];电子科技大学;2004年
9 鲁平;新型阵列波导器件的理论与实验研究[D];华中科技大学;2005年
10 贾磊;LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冉冰;高掺铒Al_2O_3光波导放大器的模拟计算及掺铒薄膜的特性检测[D];大连理工大学;2001年
2 李迎军;选择性发射极太阳电池的研究及光伏工程中最佳倾角的研究[D];云南师范大学;2001年
3 陈波涛;SiGe快速开关功率二极管的器件模拟与分析[D];西安理工大学;2002年
4 丁家峰;PIN二极管的物理机制、仿真模型及其应用研究[D];中南大学;2001年
5 张琦;Si(Ge)/SiC/SiO_2多层介质膜红外空芯传能光纤的研究[D];燕山大学;2002年
6 张朝阳;HgCdTe光伏器件表面钝化以及MIS器件制备与分析[D];昆明理工大学;2002年
7 朱泳;适用于大电流的SiGe HBT频率特性的解析模型[D];大连理工大学;2002年
8 邵烨;Cd_(1-x)Zn_xTe多晶薄膜的制备、性能研究与光伏应用[D];四川大学;2002年
9 娄丽芳;平场输出蚀刻衍射光栅波分复用器的设计模拟和器件工艺制作[D];浙江大学;2003年
10 颜黄苹;基于MEMS技术的氧气微传感器机理研究与设计[D];厦门大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈爱萍,何智勇;利率、汉字、日历时钟电子显示屏的设计[J];基础自动化;2000年05期
2 赵祥明,赵英倩;PIC16F87X单片机的开发和应用[J];天津理工学院学报;2003年02期
3 雷建龙;修改软件降低单片机系统功耗的措施[J];工业控制计算机;2004年06期
4 赵建洋,严石,丁卫红;TPIC6B595与LED大屏幕[J];国外电子元器件;1999年09期
5 周奇,邹红丽;摩托车用多功能LED数字式仪表盘的研制[J];兵工自动化;2002年04期
6 马鸿雁;可视对讲门前机系统的研制[J];北京建筑工程学院学报;2002年01期
7 贾东耀,汪仁煌;LED显示屏动态显示和远程监控的实现[J];国外电子元器件;2002年09期
8 李富生,吕战争,刘陆群,张洛平;基于RS485的多个LED屏实时显示[J];微计算机信息;2003年02期
9 李漫铁;;全彩显示屏专用LED的选择和使用[J];现代显示;2007年06期
10 佟云峰;单片机与LED显示器接口设计[J];昆明冶金高等专科学校学报;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Nonlinearity Analysis of CMOS LNA Based on Volterra Series[A];2002海峡两岸三地无线科技研讨会论文集[C];2002年
2 刘超铭;李兴冀;耿洪滨;;不同粒子辐射条件下CMOS器件电离辐射损伤效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
3 高焕;童玲;;CMOS图像传感器在视频监控系统中的应用[A];2004全国图像传感器技术学术交流会议论文集[C];2004年
4 苏利;;数字电路实验中CMOS器件的应用探讨[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(上册)[C];2010年
5 明安杰;陈大鹏;欧文;王玮冰;何伟;刘占峰;;CMOS工艺兼容红外焦平面阵列的设计及制作[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
6 周治平;;新型CMOS栅极堆栈结构及材料——21世纪对微电子工业的巨大挑战(英文)[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
7 王顺义;晏磊;赵红颖;;CMOS图像传感器在可见光遥感中的应用研究[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
8 王锦阳;;CMOS技术按比例缩小及对老化的影响[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
9 李兴鸿;史君;赵俊萍;赵春荣;董亚宁;;CMOS集成电路异常漏电失效机理分析[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
10 吕学士;;用于可植入式医疗电子的无线CMOS SoCs[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会2010两岸四地生物医学工程学术年会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;CCD、CMOS:谁将主宰潮流[N];中国计算机报;2001年
2 本报记者 郑燃;丽讯携LED投影机发力我国市场[N];政府采购信息报;2009年
3 吴骏;大功率高亮度LED项目落户开发区[N];宜兴日报;2010年
4 陕西 何兴明;CMOS电池的放电技巧[N];电脑报;2002年
5 本报记者 吴哲 陈韩晖;LED“照亮”传统经济升级道路[N];南方日报;2009年
6 本报记者 吕佳琪;欧普照明 挺进LED“金字塔尖”[N];中国房地产报;2009年
7 记者 申海洋;聚焦09年平板市场LED电视热潮来袭[N];民营经济报;2009年
8 商报记者 王格;LED领军企业向对手伸出“橄榄枝”[N];北京商报;2009年
9 马大光;轻松玩转CMOS[N];中国电脑教育报;2002年
10 本报记者 郑燃;LED打印机叫好易 叫座难[N];政府采购信息报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨广华;标准CMOS工艺硅基LED器件设计及实验分析[D];天津大学;2010年
2 余长亮;全差分光电集成接收机的研究与标准CMOS工艺实现[D];天津大学;2010年
3 金博识;CMOS线性射频功率放大器的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 舒斌;Si基应变三维CMOS关键技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
5 屈江涛;硅基应变CMOS研究与设计[D];西安电子科技大学;2012年
6 李先锐;高性能白光LED驱动电荷泵DC-DC设计技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 马晓华;90nm CMOS器件强场可靠性研究[D];西安电子科技大学;2006年
8 罗斌;基于CMOS图像传感器的多光谱遥感成像系统几个关键问题研究[D];北京邮电大学;2011年
9 朱天成;微光CMOS图像传感器关键技术研究[D];天津大学;2010年
10 肖新东;高速高灵敏度CMOS光接收机研究与实现[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 钱立旺;0.6μm CMOS 622Mb/s高速分接器设计[D];合肥工业大学;2004年
2 梁飞;基于CMOS图像传感器的成像技术与处理方法研究[D];沈阳航空工业学院;2010年
3 余长亮;前均衡CMOS光电集成接收机的理论研究与设计[D];天津大学;2010年
4 吴国峰;CMOS毫米波功率放大器研究及设计[D];杭州电子科技大学;2011年
5 姚瑞亭;CMOS图像传感器测试方案研究[D];复旦大学;2010年
6 胡骁;多模多频收发机中CMOS正交变频器的设计和实现[D];华东师范大学;2011年
7 张传武;采用新型CMOS的光散射法颗粒测量研究[D];南京工业大学;2003年
8 黄晓华;CMOS低噪声放大器的设计与优化[D];浙江大学;2010年
9 张静;CMOS低压微功耗折叠式共源—共栅运放设计[D];江苏大学;2010年
10 兰萍;低电压高线性CMOS混频器的研究与设计[D];西南交通大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026