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Main Title: MSM-Photodetektoren: Implementierung neuer Technologien und Realisierung des Wanderwellenkonzepts
Translated Title: MSM-Photodetectors: Implementation of new technology and realisation of the traveling-wave concept
Author(s): Pfitzenmaier, Holger
Advisor(s): Bimberg, Dieter
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Abschnitte: Die Herstellung von Chips mit frontseitig beleuchteten Photodetektoren mit Bandbreiten von 20 und 40 GHz zum späteren Einbau in Module, und zum anderen die Entwicklung und Herstellung von Wanderwellenphotodetektoren mit eingangsseitigem Abschluss des elektrischen Wellenleiters. Im Bereich der frontseitig beleuchteten Photodetektoren, wird das Layout von Chips beschrieben, die eine Anpassung von Photodetektoren für Wellenlängen von 1.3 und 1.55 µm an die Vorgaben seitens des Gehäuses, in das sie eingebaut werden sollen, realisieren. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung von Technologien zur Reduzierung der Quote fehlerhafter Bauelemente vor und nach dem Gehäuseeinbau auf Werte unterhalb von 5 %. Im Fall der 40 GHz-Chips wird ein Vorspannungsnetzwerk auf dem Chip integriert, und für eine Führung des Ausgangssignals zur Gehäuseschnittstelle gesorgt, die Abstrahlung und Anregung von Gehäusemoden reduziert. Durch Integration eines koplanaren Wellenleiters konnte dies erfolgreich realisiert werden. Die Verlängerung der Lebensdauern der beteiligten Komponenten und die Reduzierung der Fehlerquoten stellen den technologischen Mittelpunkt der Arbeiten dar. Des Weiteren wird eine rückseitige Behandlung der Chips zur substratseitigen Lichteinkopplung vorgenommen. Hierdurch wird eine Erhöhung der Quantenausbeute auf fast das Doppelte ihres Wertes bei Beleuchtung durch die Elektrodenstruktur erreicht. Die Arbeiten im Bereich der Wanderwellenphotodetektoren reichen vom Layout der Strukturen über die Simulation sowohl optischer als auch elektrischer Baugruppen bis hin zur Herstellung. Hauptziel der Arbeiten ist die Realisierung eines Netzwerks zum eingangsseitigen Abschluss des elektrischen Wellenleiters, der eine Erhöhung der Bandbreite durch Dämpfung rückläufiger Signalkomponenten bewirkt. An den so abgeschlossenen Wanderwellenphotodetektoren mit eingangsseitigem optischem Taper und neuer Rippenwellenleiterstruktur werden Impulsantworten von 4 ps und interne Quantenausbeuten von bis zu 38 % gemessen. Die Rückflussdämpfung des Abschlussnetzwerks beträgt bis zu 50 dB. Ein Schwerpunkt bei der Entwicklung der Wanderwellenphotodetektoren und des eingangsseitigen Abschlusses liegt im Bereich der Entwicklung geeigneter Prozesstechnologien. Ein System zur galvanischen Abscheidung von Gold auf strukturierten Detektorchips wird im Rahmen der Arbeit aufgebaut und eingefahren. Hierdurch können Leiterdicken von mehr als 4 µm sowie Luftbrücken auf den Chips realisiert werden. Der eingangsseitige Abschluss der Wanderwellenelektrode erfordert, ebenso wie das Vorspannungsnetzwerk der frontseitig beleuchteten 40 GHz-Chips den Bau von Kondensatoren und Dünnschichtwiderständen. Im Rahmen der Arbeit werden MIM Dünnschichtkondensatoren bis 15 pF gebaut, deren Lebensdauern von wenigen Stunden bei Betriebsbedingungen auf mehr als drei Wochen unter Testbedingungen (d.h. ca. 10fache Betriebsspannung) verbessert werden konnten. Es werden darüber hinaus Dünnfilmwiderstände von 50 - hergestellt, die aus vorlegiertem Nickelchrom aufgedampft werden und eine hohe Reproduzierbarkeit mit Abweichungen unter 2 % aufweisen. Die Lebensdauern konnten auf mehr als zehn Monate gesteigert werden.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-6709
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1066
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-769
Exam Date: 24-Jul-2003
Issue Date: 3-Sep-2003
Date Available: 3-Sep-2003
DDC Class: 530 Physik
Subject(s): Photodetektoren Wanderwellen MSM Hochfrequenz GHz Module Galvanik Halbleiter Prozessierung Prozesstechnik Technologie Luftbrücken Luftbruecken Galvan
Traveling-wave travelling-wave photodetectors MSM high frequency GHz moduls galvanic semiconductor processing technology air bridges packaging optoele
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