초록
광 수신기를 전자 논리 소자에 집적하기 위하여 발생되는 여러 문제점들을 개선하기 위하여 a-Si:H p-i-n 구조를 사용하여 CMOS IC위에 비정질 광 수신기를 제작하였다. 비정질 물질인 a-Si:H을 도입함으로써 PECVD와 같이 저온 공정을 진행하는 장비를 사용할 수 있도록 하여 이미 제작된 IC의 특성이나 구조 특히 금속 배선을 파괴하지 않으면서 집적할 수 있게 하였다. CMOS IC 위에 제작된 비정질 p-i-n 광 수신기는 양호한 순방향 전압 특성을 가지고 있었으며 누설 전류는 약 0.1$\mu\textrm{A}$ 정도, 항복 전압 -20V 이하의 특성을 보였다. 또한 레이저 다이오드 광 신호에 대한 광 수신기의 광 반응 특성을 실험하여 광 신호 검출을 조사함으로써 1V 이하의 작은 전압 스위칭을 통하여 광 검출의 On/Off를 제어할 수 있음을 관찰하였다. 이러한 특성을 이용하면 현재 광 도파로에서 빛 신호를 스위칭 하거나 modulation 할 때 발생하는 고전압 관련 문제점들을 해결할 수 있기 때문에 광 스위치로도 유용하게 이용될 수 있을 것으로 생각되며 나아가서는 광 interconnection에 매우 유용할 것으로 사료된다.
Experimental amorphous photodiode is fabricated on CMOS IC using a-Si:H p-i-n structure. Amorphous photodiode is scuccessfully integrated on CMOS IC using amorphous Si produced by PECVD system. The PECVD system can deposit a-Si:H at low temperature so that photodiode can be integrated with CMOS IC structure without any process incompatibility. The fabricated amorphous photodiode has a breakdown voltage of below -20 V, a leakage current of about 1 $\mu\textrm{A}$, and turn-on voltage of 0.6~0.8 V. It is demonstrated that the photocurrent of optical signal can be turned on and off by a small voltage and the fabricated amorphous p-i-n photodiode can be used as an optical switch.
