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一种基于0.18μm CMOS工艺的高响应度APD

         

摘要

设计了一种基于0.18μm CMOS工艺的高响应度雪崩光电二极管(APD)。该APD采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了两个P+/N 阱型pn节,形成两个雪崩区以产生雪崩倍增电流。雪崩区两侧使用STI(浅沟道隔离)结构形成保护环,有效地抑制了APD的边缘击穿;并且新增加一个深N阱结构,使载流子在扩散到衬底之前被大量吸收,屏蔽了衬底吸收载流子产生的噪声,用以提高器件的响应度。通过理论分析,确定本文所设计的CMOS-APD器件光窗口面积为10μm ×10μm,并得到了器件其他的结构和工艺参数。仿真结果表明:APD工作在480 nm波长的光照时,量子效率达到最高90%以上。在加反向偏压-15 V时,雪崩增益为72,此时响应度可达到2.96 A/W,3 dB带宽为4.8 GHz。%A high responsivity APD based on 0. 1 8 μm complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)process is designed. With the standard 0. 1 8 μm CMOS technology,two P+/N-well type pn junctions are designed to form two avalanche regions in order to produce avalanche multiplication current,and the guard-ring structure is formed with STI (Shallow Trench Isolation)structure on both sides of the avalanche region,which restrains the edge-breakdown effec-tively. A deep N-well structure has been applied in the APD to absorb a large number of carriers before they spread to the substrate,which screened the excessed noise and improved the responsivity of the device. Though theoretical anal-ysis,the optical window area is 1 0 μm ×1 0 μm,other structure and process parameters of the CMOS-APD are also confirmed. The simulation results show that at wavelength of 480 nm,the quantum efficiency reaches up to 90%. The avalanche gain is about 72,the responsivity is 2. 96 A/W and 3 dB bandwidth is about 4. 8 GHz when the bias voltage is -1 5 V.

著录项

  • 来源
    《激光与红外》 |2017年第1期|62-66|共5页
  • 作者单位

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院;

    重庆400065;

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院;

    重庆400065;

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院;

    重庆400065;

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院;

    重庆400065;

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院;

    重庆400065;

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院;

    重庆400065;

    重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院;

    重庆400065;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 TN364.2;
  • 关键词

    CMOS-APD; 雪崩增益; 响应度; 带宽;

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