シリコンフォトニクス・ファウンドリプロセス向けにPIN光検出器モデルを最適化する方法

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ファウンドリプロセス向けモデルのカスタマイズ

PIN（正孔-真性-電子）フォトディテクタモデルの最適化には、半導体の挙動とレイアウトに起因する寄生素子の両方を正確に表現する必要があります。フォトディテクタ、寄生部品、バイアス電圧、負荷抵抗、光入力を備えた交流（AC）小信号シミュレーションを設定し、対応する周波数範囲にわたって実測デバイスデータをインポートします。

シミュレーション結果と実測応答を比較し、不一致の原因となっている変数を最適化します。候補となるパラメータには、寄生容量、インダクタンス、抵抗、直列抵抗、接合容量、ドリフトおよび拡散関連の変数が含まれます。寄生変数を固定し、適切なフォトディテクタ変数をバイアスに応じて変化させながら、複数のバイアス条件下で最適化されたパラメータを検証します。

光検出器モデルの解を最適化する

AC小信号フォトディテクタのシミュレーションと作製されたデバイスからの測定データを比較し、不一致を生じさせているモデルパラメータを最適化することでテストを実行します。Keysight Photonic Designerは、光学部品および電気光学部品向けの物理ベースモデルを含む、テンプレートのシリコンフォトニクスプロセスデザインキット（PDK）を提供します。PINフォトディテクタモデルは、半導体特性だけでなく、ビアやメタルパッドなどの実用的なレイアウト寄生素子も表現します。最適化により、シミュレーションと実測データの相関関係を得るために、寄生素子、直列抵抗、接合容量、ドリフトおよび拡散関連のパラメータを現実的な範囲内で調整できます。その後、マルチシナリオ検証により、さまざまな逆バイアス条件下で最適化されたモデルを評価できます。
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