Wie man ein PIN-Fotodetektormodell für einen Siliziumphotonik-Foundry-Prozess optimiert

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Modelle für Gießereiprozesse anpassen

Die Optimierung eines PIN-Photodetektormodells erfordert eine präzise Darstellung sowohl des Halbleiterverhaltens als auch layoutbedingter parasitärer Effekte. Führen Sie eine Wechselstrom-Kleinsignal-Simulation mit dem Photodetektor, den parasitären Komponenten, der Vorspannung, dem Lastwiderstand und dem optischen Eingang durch und importieren Sie anschließend empirische Gerätedaten für den entsprechenden Frequenzbereich.

Vergleichen Sie die simulierten und gemessenen Messwerte und optimieren Sie die für die Abweichung verantwortlichen Variablen. Zu den Kandidatenparametern gehören parasitäre Kapazität, Induktivität und Widerstand, Serienwiderstand, Sperrschichtkapazität sowie Drift- und Diffusionsparameter. Überprüfen Sie die optimierten Parameter unter verschiedenen Vorspannungsbedingungen, indem Sie die parasitären Variablen konstant halten und die relevanten Photodetektorparameter mit der Vorspannung variieren lassen.

Optimierung der Photodetektor-Modelllösung

Führen Sie den Test durch, indem Sie eine Simulation eines AC-Kleinsignal-Photodetektors mit Messdaten eines gefertigten Bauelements vergleichen und die Modellparameter optimieren, die Abweichungen verursachen. Keysight Photonic Designer bietet ein Template-PDK (Prozessdesign-Kit) für Siliziumphotonik mit physikalisch basierten Modellen für optische und elektrooptische Komponenten. Das PIN-Photodetektormodell bildet Halbleitereigenschaften sowie parasitäre Effekte im Layout, wie Durchkontaktierungen und Metallkontakte, ab. Durch Optimierung lassen sich parasitäre Effekte, Serienwiderstand, Sperrschichtkapazität sowie Drift- und Diffusionsparameter in realistischen Bereichen anpassen, um die Simulation mit den Messdaten zu korrelieren. Die Verifizierung in verschiedenen Szenarien ermöglicht anschließend die Bewertung des optimierten Modells unter verschiedenen Sperrspannungsbedingungen.
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Siehe Blockdiagramm der Lösung „Optimierung des Fotodetektormodells“

PIN-Fotodetektor

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