Verbesserte Empfindlichkeit eines Photodetektors durch die Einführung resonanter Strukturen im Standard SOI CMOS Prozess

Maximilian Auer1, Karl-Heinz Brenner1, Nikolaj Moll2, Thomas Morf2, Matthias Fertig3, Thilo Stöferle2, Rainer Mahrt2, Jonas Weiss2, T. Pflüger3
  1. 1Lehrstuhl für Optoelektronik, Institut für Technische Informatik, Universität Heidelberg
  2. 2IBM Research – Zürich (Schweiz)
  3. 3IBM Deutschland Research & Development GmbH

max [dot] auer [at] ziti [dot] uni-heidelberg [dot] de

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.

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@inproceedings{auer2010p48,
  author     = {Auer, Maximilian and Brenner, Karl-Heinz and Moll, Nikolaj and Morf, Thomas and Fertig, Matthias and Stöferle, Thilo and Mahrt, Rainer and Weiss, Jonas and Pflüger, T.},
  title      = {{Verbesserte Empfindlichkeit eines Photodetektors durch die Einführung resonanter Strukturen im Standard SOI CMOS Prozess}},
  booktitle  = {DGaO-Proceedings 2010},
  series     = {DGaO-Proceedings},
  eventtitle = {111. Jahrestagung der DGaO},
  eventdate  = {2010-05-26/2010-05-29},
  venue      = {Wetzlar},
  publisher  = {Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik e.V.},
  year       = {2010},
  pages      = {P48},
  url        = {https://dgao-proceedings.de/paper/111-p48}
}
111. Jahrestagung der DGaO · Wetzlar · 2010