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研究生:葉宗翰
研究生(外文):Yeh,Tsunghan
論文名稱:選擇性蝕刻製程技術對紅外線偵檢元件光電特性之影響
論文名稱(外文):Selective Etching Technology Investigated for Optoelectronic Performance of Infrared Photodetector
指導教授:陳子江陳子江引用關係
指導教授(外文):Chen,Tzuchiang
口試委員:郭明貴湯相峰蘇文寬林瑞明陳子江
口試委員(外文):Kuo,MingkueiTang,HsiangfengSu,WenkuanLin,JuimingChen,Tzuchiang
口試日期:2011-05-21
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:電子工程碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:選擇性蝕刻紅外線偵檢元件
外文關鍵詞:Infrared PhotodetectorSelective Etch
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本研究主要是探討選擇性濕式蝕刻技術應用在量子井紅外線光偵檢器上之光電特性分析。主要針對兩個研究課題來進行研究:如何提升光柵蝕刻的精準度與絕對光響應度之校正。此外,我們也利用所提出之高選擇比之蝕刻配方來薄化FPA背面基板,以得到較佳之影像品質。
第一部份在如何提升光柵蝕刻的精準度的研究中,因為光柵的蝕刻深度為影響量子井紅外線光偵檢器光響應度之重要因素,我們藉由選擇性濕式蝕刻方式搭配蝕刻停止層的方法,使光柵蝕刻深度更為精準,解決了先前配方無法精準蝕刻至我們所設計深度之問題,進而提升光響應度。
第二部份因元件光電特性之優劣需以絕對光響應度來作分析比較,我們提出一套方法來驗證出量子井紅外線光偵檢器之校正因子,使得從FTIR所量測出之相對光響應度可直接轉換成我們所需之絕對光響應度。
第三部份我們利用所提出之高選擇比的蝕刻配方來薄化FPA背面基板,解決了因基板未薄化會引起光學串音失真及降溫時FPA與ROIC之間因熱應力而產生之脫層壞點和影像劣化的問題。

In this study, we have investigated the selective wet etching technology applied on quantum well infrared photodetector (QWIP) for optical property analysis. The study focused on two major issues: one is the accuracy improvement of the etching process for optical grating pattern and the other is the calculation for absolute responsivity. In addition, we also used the proposed high selectivity etching recipe to remove the FPA substrate to achieve the better thermal imaging.
Because the etching depth of optical grating pattern is an important factor for the responsivity of quantum well infrared photodetector, we used selective wet-etching process with etching stop layer to make the etching depth of optical grating pattern more precise. The proposed method not only solves the problem that previous recipe doesn’t work because the depth of our design couldn’t be approached precisely by normal etching solutions but also enhances the spectral response for the QWIP device.
Furthermore, we proposed the modified method to achieve the correction factor that converts the relative responsivity measured from Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) into the absolute responsivity because the absolute responsivity is an important parameter to assess the QWIP performance.
Finally, we used the high selectivity etching recipe to remove the FPA substrate. It solves the problem that the thicker substrate would cause distortion of the optical crosstalk and the delamination between the FPA and ROIC due to thermal stress generated under cooling cycles to result in dead pixels and worse imaging.

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
1. 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 3
1.3 論文架構 3
2. 理論介紹 5
2.1 選擇性濕式蝕刻 5
2.1.1 蝕刻原理 5
2.1.2 技術背景 7
2.2 光電特性 11
2.2.1 光響應度 11
2.2.2 暗電流 11
2.2.3 背景光電流 13
2.2.4 雜訊電流 14
2.2.5 偵測度 16
2.2.6 非均勻度 16
2.2.7 雜訊等效溫度差 17
2.3 光柵設計 18
2.4 FPA基板蝕刻效能 20
3. 實驗方法與實驗架設 21
3.1 選擇比驗證實驗方法 21
3.2 元件光柵蝕刻實驗方法 23
3.3 元件製備 25
3.4 光響應度量測 27
3.5 絕對光響應度校正 28
3.6 暗電流及背景光電流量測 30
3.7 雜訊電流量測 31
3.8 FPA基板背面蝕刻實驗架構 33
4. 結果與討論 36
4.1 絕對光響應校正結果 36
4.2 選擇比驗證結果 46
4.3 元件光柵蝕刻實驗結果 53
4.3.1 光響應度量測結果 53
4.3.2 暗電流量測結果 57
4.3.3 活化能分析 60
4.3.4 偵測度分析 63
4.3.5 光導增益 g、量子效率η及載子被捕捉機率 pc之分析 68
4.4 比較與討論 69
4.4.1 檸檬酸配方與氨水配方蝕刻光柵效果之比較 69
4.4.2 FPA蝕刻前後之影像品質、非均勻度及NEDT之比較 72
5. 結論與建議 80
參考文獻 82
自傳 86


[1]Gunapala, S. D., Liu, J. K., Jin, S. P., Sundaram, M., Craig, A. S., Hoelter, T., Lin, T. L., Massie, S. T., Maker, P. D., Muller, R. E., and Gabby, S., “9-μm Cutoff 256´256 GaAs/AlxGa1-xAs Quantum Well Infrared Photodetector Hand-Held Camera,” IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 44, No. 1, pp. 51-56, 1997.
[2]Goldberg, A., Wang, S., Sundaram, M., Uppal, P., and Winn, M., “Dual Band QWIP MWIR/LWIR Focal Plane Array Test Results,” Proceedings of Optical Engineering, Munich, Germany, Vol. 4029, pp. 276-277, 1999.
[3]Schneider, H., Fleissner, J., Rehm, R., Walther, M., Pletschen, W., Koidl, P., Weimann, G., Ziegler, J., Breiter, R., and Cabanski, W., “High-resolution QWIP FPAs for the 8–12 µm and 3–5 µm regimes”, Proceedings of SPIE, Vol. 4820, pp. 297–305, 2003.
[4]Gunapala, S. D., Bandara, S. V., Liu, J. K., Mumolo, J. M., Ting, D. Z., Hill, C. J., Kurth, E., Woolaway, J., LeVan, P. D., and Tidrow, M. Z., “Mid-Wave and Long-Wave Infrared Dualband Megapixel QWIP Focal Plane Array,” Proceedings of SPIE, Vol. 7082, 708209, 2008.
[5]Gunapala, S. D., Bandara, S. V., Liu, J. K., Mumolo, J. M., Ting, D. Z., Hill, C. J., Nguyen, J., and Rafol, S. B., “Demonstration of 1024 x1024 pixel Dual-band QWIP Focal Plane Array,” Proceedings of SPIE, Vol. 7660, 76603L, 2010.
[6]Gabby Sarusi, “QWIP or other alternative for third generation infrared systems”, Infrared Physics & Technology, Vol. 44, pp. 439-444, 2003.
[7]Fabio, D. P., “Design and Analysis of a Multicolor Quantum Well Infrared Photodetector,” Master thesis, Naval Postgraduate School, Murray Hill, pp. 34-45, pp. 76-83, September, 2005.
[8]李廉鈞,“紅外線量子井光偵檢器最佳化研製”,國防大學電子工程研究所碩士論文,桃園,2010。
[9]Chang, H. C., Chang, E. Y., Chung, C. C., and Kuo, C. T. “Highly Selective GaAs/ Al0.2Ga0.8As Wet Etch Process for the Gate Recess of Low-Voltage-Power Pseudomorphic High-Electron-Mobility Transistor,” Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 39, Pt.1, No. 8, pp. 4699-4703, 2000.
[10]Lee, J. L., Moon, E. A., Oh, J. W., Ryu, S. W., and Yoo, H. M. “Selective wet etching of GaAs on Al0.24Ga0.76As for GaAs/Al0.24Ga0.76As/ In0.22Ga0.78As PHEMT,” IEE 2000 Electronics Letters, Vol. 36, No. 23, pp. 1974-1975, 2000.
[11]Kang, D. M., Hong, J. Y., Shim, J. Y., Lee, J. H., Yoon, H. S., and Lee, K. H., “A 77 GHz m HEMT MMIC Chip Set for Automotive Radar Systems,” ETRI Journal, Vol. 27, No. 2, pp. 133-134, 2005.
[12]Li, X., Cao, Y., and Hall, D. C., “GaAs MOSFET Using InAlP Native Oxide as Gate Dielectric,” IEEE Electron Device Letters, Vol. 25, No. 12, pp. 772-773, 2004.
[13]Levine, B. F., “Quantum-Well Infrared Photodetectors,” Journal of Applied Physics, Vol. 74, No. 8, pp. 19-21, 65-68, 1993.
[14]石家銘,“選擇性蝕刻應用於量子型紅外線偵檢器之影像驗證及參數之量測分析”,國防大學電子工程研究所碩士論文,桃園,2010。
[15]http://tw.myblog.yahoo.com/jw!zD3QQx6aFQU3k1k3hyBZyXVtHQ--/article?mid=1914
[16]蕭宏,半導體製程技術導論,台灣培生教育出版,台北,pp.306,2009。
[17]李景弘,“藉由透明氧化物層對GaN基LED光取出改善之研究 ”,成功大學碩士論文,台南,2008。
[18]Otsubo, M., Oda, T., Kumabe, H., and Miki, H., “Preferential Etching of GaAs Through Photoresist Masks,” J. Electrochem. Soc., Volume 123, Issue 5, pp. 676-680, 1976.
[19]Moon, E. A. and Lee, J. L., “Selective Wet Etching of GaAs on AlxGa1-xAs for AlGaAs/InGaAs/AlGaAs Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor,” Journal of Applied Physics, Vol. 84, No. 7, pp. 3933-3938, 1998.
[20]Liao, C. I., Houng, M. P., and Wang, Y. H., “Highly Selective Etching of GaAs on Al0.2Ga0.8As Using Citric Acid/H2O2/H2O Etching System,” Electrochem SolidState Letters, Vol. 7, Issue 11, pp. C129-C132, 2004.
[21]Liao, C. L., Sze, P. W., Houng, M. P. ,and Wang, Y. H., “Very High Selective Etching of GaAs/Al0.2Ga0.8As for Gate Recess Process to Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor (PHEMT) Applications Using Citric Buffer Solution,” Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 6B, L800-L802, 2004.
[22]Schmukler, B. C., Brunemeier, P. E., Hitchens, W. R., Cantos, B. D., Strifler, W. A., Rosenblatt, D. H., and Remba, R. D. “Highly Selective Citric Buffer Etch-Stop Process for the Manufacture of Very Uniform GaAs/ AlGaAs FETs,” IEEE GaAs IC Symposium-325-328, 1993.
[23]廖崇吉,“量子點紅外線偵檢器之研製”,國防大學電子工程研究所碩士論文,桃園,2006。
[24]顏順隆,“紅外線尋標模組內量子點偵檢器之研製及光電特性分析與模擬”,國防大學中正理工學院碩士論文,桃園大溪,2005。
[25]Gunapala, S. D. and Bandara, S. V., “Quantum Well Infrared Photodetector (QWIP) Focal Plane Arrays,” Semiconductors and Semimetals, Vol. 62, pp. 50, 1999.
[26]Rehm, R., Schneider, H., Schonbein, C., and Walther, M., “Noise Current Investigation of G-R Noise Limited and Shot Noise Limited QWIPs,” Elsevier Science B, Vol. 7, pp. 124-129, 2000.
[27]Ramirez, D. A., “Focal Plane Arrays (FPAs) Operation Principles, ” New Mexico State University, U.S.A., pp. 1, 2006.
[28]蘇峰鈺,“低維度雙波段量子井偵檢元件光電特性之研究”,國防大學電子工程研究所碩士論文,桃園,2010。
[29]李政德,“量子型焦平面感測模組熱影像品質分析及研究 ”,國防大學中正理工學院碩士論文,桃園大溪,2007。
[30]Dereniak, E. L. and Boreman, G. D., Infrared Detectors and Systems, John Wiley & Sons, Inc., Chap. 14, pp. 526-531, 1996.
[31]Goldberg, A., Choi, K. K., Cho, E., and Quiston, B. M., “Laboratory and Field Performance of Megapixel QWIP Focal Plane Arrays,” Infrared Physics & Technology, pp. 100, 2005.
[32]Hsieh, C. C., Wu, C. Y., Sun, T. P., Jih, F. W., and Cherng, Y. T. “High-Performance CMOS Buffered Gate Modulation Input (BGMI) Readout Circuits for IR FPA,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 33, No. 8, pp. 1188-1198, 1998.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 王世慶,〈日據初期臺灣之降筆會與戒煙運動〉,《臺灣文獻》第37卷第4期,1986年12月。
2. 小川陽一,〈明代小說與善書〉,《漢學研究》第6卷第1期,1988年6月。
3. 包筠雅,〈明末清初的善書與社會意識型態變遷的關係〉,《近代中國史研究通訊》第16期,1993年。
4. 石弘毅,〈王爺信仰的歷史意義〉,《歷史月刊》第87期,1995年。
5. 吳東明,〈台南府城隍廟〉,《道教學探索》,1991年10月。
6. 呂理政,〈宗教信仰與社會生活:談臺灣民間信仰的幾個面相〉,《民俗曲藝》第69期,1991年。
7. 宋光宇,〈解讀清末在臺灣撰作的善書《覺悟選新》〉,《中央研究院歷史語言研究所集刊》第六十五本第三分,1994年9月。
8. 宋光宇,〈關於善書的研究及其展望〉,《新史學》第5卷第4期,1995年。
9. 巫仁恕,〈節慶、信仰與抗爭--明清城隍信仰與城市群眾的集体抗議行為〉,《中央研究院近代史研究所集刊》第34 期,2000年12月。
10. 李世偉,〈清末日據時期臺灣的仕紳與鸞堂〉,《臺灣風物》第四十六卷第四期,1996年。
11. 李祖基,〈城隍信仰與臺灣歷史〉,《臺灣源流》第12期,1998年12月。
12. 周立方,〈城隍文化研究的現實意義〉,《臺灣源流》,1998年6月。
13. 林榮澤,〈「城隍」在漢人社會中的角色及其功能--以日據時期臺北大稻埕的霞海城隍祭為例〉,《中國歷史學會史學集刊》第32期,2000年7月。
14. 韋煙灶、陳泳男、李宜靜,〈新竹城隍廟巡禮〉,《地理教育》第24期,1999年5月。
15. 高賢治,〈臺灣幽冥界特殊的神祇—大眾爺、有應公、崩敗爺及池頭夫人〉,《臺灣風物》第39卷第3期,1985年。
 
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