Photodetectors in a SiGe BiCMOS technology

Abstract

Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Prozeßerweiterung einer vorliegenden Heterobipolar 0.35µm BiCMOS Technologie in Hinblick auf vollständig monolithisch integrierten opto-elektronischer Bauelemente, schnelle PIN Photodioden und Fototransistoren mit entsprechenden Ausleseschaltungen, ausgelegt für typische Anwendungsgebiete von Detektoren für das menschliche Auge sichtbaren Lichtes und nahem Infrarot. Die denkbaren Anwendungsgebiete von PIN Photodioden sind wegen ihres guten Geschwindigkeitsverhaltens, der intrinsischen Absorptionsschicht wegen, für Gigabit Datenempfänger für POF, damit Last-mile Systemen, und PCS Systeme, und wie man sie derzeit auf dem optischen Plattenspeichermedienmarkt von der CD-ROM über die DVD zur BluRay Disc, oder auch OLAN Lösungen für diverse portable Geräte durch direkte optische Sichtverbindungsstrecken datentechnisch zu verbinden.<br />Darüber hinaus würde auch die Aussicht bestehen besonders schnelle Pixelsensoren für dieses Anwendungsgebiet der elektronisch bildgebenden Verfahren herzustellen zu ermöglichen. Die Entwicklung basierend auf Phototransistordetektoren würde hierbei den Anwendungsbereich der klassischen Optokoppler füllen. Weiters wären diese anwendbar für optische Interconnects bis inhärent verstärkend hochempfindliche Photodetektoren. Mit den POF, für last-mile Systeme, und PCS Systemen angesprochen werden Anwendungsgebiete, die ausgelegt auf einen Massenmarkt, möglichst kostengünstige Baugruppen vorschreiben, was insbesondere eine große Photodiode voraussetzt, um mechanisch-optische Präzision zwecks guter optischer Einkopplung und Empfindlichkeit zu erzielen, dementsprechend die optimalen Ausleseschaltungen für hohe Eingangsknotenkapazitäten auszulegen.<br />

The focal point of this work is the augmentation of an underlying heterobipolar 0.35µm BiCMOS technology in respect of monolithically integrated optoelectronic devices, quick response PIN photodiodes and phototransistors. Furthermore the aim is in the implementation of accurate sensor readout circuits for applications in the spectral wavelength of human visible light and near-infrared.<br />Because of the current market situation the focal point is concerned on data receivers. Appli-cation fields for PIN photodetectors are in gigabit data receivers in POF for last mile-systems and PCS systems, because of their good quick response especially due to their intrinsic detec-tor region. Further optical disc memory readout circuitry covering from CD-ROM over DVD, BluRay Disc is addressed. Moreover an OLAN solution for portable electronic equipment with an in line of sight link option for broadband data communication is considered.<br />Apart from this also quick response pixel sensor thus camera devices would have been enabled in this technology. The development basing on phototransistor detectors covers the optocouplers towards optical interconnects applications or as photodetectors due to the inhe-rent strong amplification. Moreover, we notice to cover the large scale low cost market, thus part of this work is to analyze large area photodiodes, in order to relax mechanical coupling precision. Therefore this work is in analyzing the circuit design in respect of large diameter readout photodiodes and high sensitivity, in consequence handling large input node capacitances.<br />