RTD/HEMT/MSM光电集成研究

摘要

将微电子器件与光电子器件集成在一起的光电集成电路(OEIC)同时具有光探测、接收与电信号逻辑控制的功能，并且尺寸小、性能高，因而在光通信和光互连系统中具有重要的意义和广阔的应用前景。 该文就高速高频的共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)与金属-半导体-金属光电探测器(MSMPD)的光电集成技术在前人研究基础上作进一步探索。 该论文从RTD，HEMT，MSM设计理论、材料设计与工艺制备、器件与电路的模拟，电路应用等方面进行了研究。 主要成果如下： 1.分析了RTD的PSpise器件电路模型的参数对模拟特性曲线的影响，有效地修改了参数，为研制的RTD建立了器件模型。 2.用ISE-TCAD软件按照实际结构对HEMT进行了器件模拟，输出特性模拟结果与试验结果较接近。对优化器件设计和应用电路模拟有一定指导意义。 3.改进了在半绝缘GaAs衬底上制作MSM的方法，先腐蚀出倒台再溅射金属明显改善了MSM的光响应度。 4.研制出了两种单片集成电路： (a)以RTD为驱动器件串联MSM为负载器件的光控负阻开关； (b)以MSM作为光输入端，并联到RTD作为栅极组成驱动器件，同时以串联RTD作为负载器件的倒相器。并根据建立的RTD和MSM模型用PSpice进行了电路模拟，通过测试结果与模拟结果比较，验证了电路的工作原理和逻辑功能。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1发展历史及现状

1.1.1 RTD的发展历史及现状

1.1.2 MSM的发展与现状

1.1.3 HEMT的发展与现状

1.2待研究的光电逻辑单元电路

1.3本论文的任务

第二章RTD，HEMT和MSM器件工作原理

2.1 RTD的器件原理

2.1.1半导体超晶格

2.1.2 RTD的电流特性

2.1.3由RTD发展到RTT

2.1.4 RTD的特点

2.2 HEMT的结构及工作原理

2.3 MSM光电探测器

2.3.1 LT-GaAs MSM-PD

2.3.2 GaAs HMSM—PD

2.3.3引入内建电场型GaAs MSM-PD

2.3.4 ITO/GaAs MSM-PD

2.3.5窄FW、窄FS超高速GaAs MSM-PD

第三章器件设计模拟与测试

3.1 RTD设计

3.2 RTD器件模拟

3.3 HEMT设计

3.4 HEMT器件模拟

3.5 MSM设计

第四章工艺研制与版图设计

4.1单项工艺

4.1.1分子束外延技术(MBE)

4.1.2低压化学汽相淀积(LPCVD)

4.1.3真空磁控溅射

4.1.4光刻

4.1.5选择腐蚀技术

4.1.6正性抗蚀剂(正胶)与金属剥离工艺

4.1.7欧姆接触形成

4.2版图

4.3 RTD或RTD+HEMT+MSM工艺流程

第五章电路模拟与测试

5.1 RTD器件的电路模型

5.2 RTD电路特性

5.3电路模拟及测试结果

第六章总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢