Fabricação e caracterização de um dispositivo óptico desenvolvido com tecnologia CMOS de 0,35 µm.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Sobero, Vanessa Julia Gamero
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: CMOS; Fonte óptica incandescente; Incandescent optical source, Post-processing; Integração monolítica; Integrated optics; Monolithic integration; Óptica integrada; Pós-processamento; RIE; Semicondutores; Silox vapox; Tecnologia CMOS
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-01022023-091536/

O foco do trabalho é o desenvolvimento de dispositivos ópticos integrados com tecnologia CMOS comercial. Assim, desenvolveu-se um dispositivo óptico composto por uma fonte óptica incandescente, um guia de onda e um fotodiodo, fabricado com a tecnologia comercial CMOS de 0,35 m da Austria Micro Systems (AMS). A fonte óptica incandescente, chamada microlâmpada, e o guia de onda foram projetados na seção BEOL (Back-End-Of-Line) da tecnologia enquanto o fotodiodo foi projetado na seção FEOL (Front-End-Of-Line). A microlâmpada foi feita entre duas camadas metálicas conectadas por vias de tungstênio que agem como filamentos incandescentes cobertos por camadas de óxido dielétrico, que evitam sua oxidação. O núcleo do guia de onda de onda foi acoplado à microlâmpada para uma fabricação simples, sob o princípio de Reflexão Interna Total (RIT). Finalmente, o fotodiodo foi acoplado no final do guia de onda no substrato de silício. Este trabalho teve como objetivos, o estabelecimento de uma metodologia para a etapa de pósprocessamento que permitisse o isolamento da microlâmpada e do guia de onda, e, como segundo objetivo a caracterização do dispositivo óptico para conhecer suas propriedades ópticas e elétricas. Os resultados da etapa de pós-processamento mostraram com os testes MEV e FIB que se atingiu a suspensão da microlâmpada e do guia de onda em 75% ou mais dos dispositivos ópticos em um chip. Não entanto, a metodologia de pós-processamento precisa ser otimizada para conservar a camada de passivação do dispositivo óptico e obter assim medidas de resistência da microlâmpada mais próximas ao valor projetado. Na caraterização elétrica do dispositivo óptico feita usando o coeficiente linear de resistência de temperatura (TCR) dos filamentos da microlâmpada, se encontrou que esta poderia atingir como máximo 230 °C com 48 mA. Segundo o espectro do modelo do corpo negro, a essa temperatura o filamento irradia na região do infravermelho de 2,5-5 m. No guia de onda foram encontradas dificuldades para seu funcionamento segundo o princípio RIT devido à presencia das camadas padrões de TiN da tecnologia CMOS depositadas acima e abaixo do núcleo. O fotodiodo mostrou resultados de funcionamento na região do visível, dado que a microlâmpada irradia principalmente na região do infravermelho não foi possível usá-lo para a caracterização óptica da microlâmpada.