張正陽

在本論文中，我們利用磷化銦基板之磊晶片製做PIN結構的Mesa-type光偵測器，並使用硫化銨((NH4) 2Sx) 溶液進行元件表面之處理，並進一步探討硫化技術對元件特性之影響。在論文中元件經硫化處理後，展現出良好的元件特性，如低漏電流、低電容及較佳的高頻特性。為了阻絕漏電流，我們更進一步使用氮化矽(SiN)加上二氧化矽(SiO2)之複合膜。計算、量測並分析I-V及C-V的趨勢和眼圖特性。 與平面結構相比，高台型結構的優點是寄生電容較小，因為在製造過程中除去元件周圍的寄生區域。因此在同樣收光面積下，高台型結構具有較低的電容值。 首先，我們探討利用硫化銨溶液，在磷化銦所製做之光偵測器上進行表面鈍化處理，研究其對元件特性所造成的影響，並將其結果與未進行硫化處理之元件做比較。從實驗結果我們得知，磷化銦表面在經過硫化處理之後，除了能去除表面原生氧化層之外，更能夠在半導體表面形成硫鍵結物防止表面再度氧化，也因此能有效減少表面鍵結電荷及相對應的電容，暗電流於 -10 V時由 6.46×10-11 A降為4.56×10-11 A，電容值在電壓為0V時由0.534 pF減少至0.313 pF；在偏壓-5V時由0.294 pF減少至0.169 pF。因此，經過硫化處理之元件具有較佳的電特性。 另一方面，為了更有效的提高元件性能，我們利用氮化矽(SiN)具有良好階梯覆蓋性，與二氧化矽(SiO2)能夠成長到一定厚度而不龜裂的特性，將氮化矽疊上二氧化矽形成複合膜鈍化層，並與單層之氮化矽鈍化層做電性比較。若使用硫化銨((NH4)2Sx) 溶液對元件做硫化處理後，暗電流於 -10 V時則由4.56×10-11 A降至2.37×10-11 A；電容值在電壓為0 V時由0.495 pF減少至0.313 pF；在偏壓-5 V時由0.268 pF減少至0.169 pF。驗證複合膜能有效結合兩種材料之優點，更有效的提升元件性能。而元件總電容在偏壓-5V時由0.294 pF減少至0.169 pF，且在眼圖中驗證所製作之元件資料傳輸都能達到12.5Gbit/sec且清楚的看到眼圖(無誤碼)。