TWI818027B - 通用寬頻帶光偵測器設計以及製造製程 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種寬光譜頻寬光偵測器及用於製造此類光偵測器之製程，該寬光譜頻寬光偵測器經設計以供與用於不同航空電子學網路及感測器中之所有類型的光纖一起使用。提供一種包括鍺之蕭特基（Schottky）障壁光偵測器，該蕭特基障壁光偵測器對介於紫外至近紅外範圍（220 nm至1600 nm）內的光具有寬光譜回應。提供具有寬光譜回應之光偵測器避免在具有不同光纖網路及感測器之航空電子學平台中使用多種不同類型的光偵測器及接收器。

Description

通用寬頻帶光偵測器設計以及製造製程
本文中所揭示之技術大體上關於在電性組件之間實現通信之光纖網路。光纖網路相較於銅網路具有更快速度、更低重量及電磁干擾抗擾性之優點。商用飛機之許多類型為了減小大小、重量及功率而具有光纖網路。
就重量、大小、頻寬、功率及電磁抗擾性而言，使用塑膠光纖（plastic optical fiber；POF）之光學網路連結具有優於銅佈線之優點。就操縱、安裝及維護之容易性而言，塑膠光纖具有優於玻璃光纖（glass optical fiber；GOF）之優點。使用POF可引起顯著重量減輕。重量減輕對於諸如飛機之運載工具上的網路可為有價值的，其中重量減輕可引起減少之燃料消耗及更低排放。
在POF網路可完全替代GOF網路之前，使用GOF網路之舊式航空電子學系統將亦用於許多舊型及新型商用飛機中。玻璃光纖在1550 nm之波長具有最少損耗。玻璃光纖亦在1300 nm具有最小色散。因為廣泛可用、成熟及低成本之垂直共振腔表面發光雷射發射器在850 nm之波長操作，所以短距離多模玻璃光纖網路亦使用850 nm波長。因此，一些舊式航空電子學GOF網路在850 nm、1300 nm及1550 nm操作。在許多飛機系統中，這些舊式GOF網路將與POF網路共存。
現有解決方案為對不同光纖網路或感測器使用不同光偵測器。舉例而言，對於使用由聚甲基丙烯酸甲酯形成之POF的低資料速率POF網路（例如控制器區域網路（controller area network；CAN）匯流排），矽光偵測器用於在可見光波長範圍（450、550及650 nm）內之接收器操作。對於高速十億位元POF網路（例如ARINC 664、十億位元乙太網（Ethernet）），InGaAs光偵測器用於在1200至1550 nm波長範圍之接收器操作。對於GOF網路，GaAs光偵測器在850 nm之波長使用，且InGaAs光偵測器用於1300 nm或1550 nm波長網路。前述解決方案之缺點很多。
第一，在具有不同光纖網路及感測器之飛機系統中，需要不同接收器。對多個接收器之部件的供應、儲存及安裝增加飛機航空電子學系統之生產成本。
第二，當前尚無具有符合未來商用飛機航空電子學系統中之所有光纖（POF及GOF）網路之寬光譜範圍及高量子效率要求的寬頻帶光譜特性的商業現成（commercial-off-the-shelf；COTS）光偵測器。舉例而言，一些COTS接收器不具有最佳化以與大直徑POF耦合之光偵測器大小。因此，具有失配光偵測器大小之POF網路具有較低接收器敏感性，此轉而提供較低光學鏈路餘量及短鏈路距離。
第三，一些COTS POF接收器具有導致接收器在低於預期光功率位準下產生額外光學脈衝之光偵測器結構。此問題在本文中稱為「任意脈衝現象（arbitrary pulse phenomena；APP）」。作為APP問題之後果，光纖網路之動態範圍減小。
在以下一些細節中所揭示之技術經設計以緩解上述問題。在以下一些細節中揭示針對用於不同航空電子學網路及感測器中之所有類型之光纖的極寬光譜頻寬光偵測器設計及製造製程。本文中所提出之解決方案提供一種包括鍺之蕭特基（Schottky）障壁光偵測器（下文中「鍺蕭特基障壁光偵測器」），該蕭特基障壁光偵測器對介於紫外至近紅外範圍（220至1600 nm）內的光具有寬光譜回應。提供具有寬光譜回應之光偵測器避免在具有不同光纖網路及感測器之航空電子學平台中使用多種不同類型的光偵測器及接收器。
鍺具有覆蓋220至1600 nm之波長範圍的寬光譜回應。此光譜範圍橫跨所有類型之POF及GOF網路或感測器的所有最少損耗波長，該等POF及GOF網路或感測器包括低資料速率POF、GbPOF、單模GOF及多模GOF網路。另外，本文中所揭示之鍺蕭特基障壁光偵測器之結構經設計以最大化光偵測器之量子效率。根據一些具體實例之蕭特基障壁光偵測器結構亦包括厚作用層及最佳化光偵測器大小及空乏寬度，以消除由一些COTS接收器中之光偵測器產生的APP問題。相較於矽及InGaAs光偵測器，本文中所揭示之蕭特基障壁光偵測器具有低製造成本。
根據一些具體實例，鍺蕭特基障壁光偵測器經設計以具有以下特徵：(a)經最佳化以用於不同類型之光纖網路及感測器中的金屬層厚度及磊晶層厚度；(b)磊晶層中之低本底摻雜密度；(c)針對所有航空電子學光纖網路之最佳化偵測面積；及(d)具有用以減小暗電流之介電鈍化層的台面結構，該暗電流為光纖接收器中之散粒雜訊的主要來源。藉由降低散粒雜訊，接收器敏感性得以增強。鍺蕭特基障壁光偵測器亦可用於非航太電信網路中。
儘管鍺蕭特基障壁光偵測器之各種具體實例及用於製造此種光偵測器之製程將在以下一些細節中描述，但彼等具體實例中之一或多者可由以下態樣中之一或多者表徵。
以下細節中揭示之標的物的一個態樣為一種光偵測器，其包含：基板，其由經摻雜鍺製成；台面結構，其由生長於基板之頂部上之經摻雜磊晶鍺製成，其中經摻雜磊晶鍺之摻雜密度小於經摻雜鍺之摻雜密度；金屬膜，其由沉積於台面結構之頂部上的金屬製成；金屬墊，其由沉積於台面結構之頂部上的金屬製成且與該膜接觸；歐姆（ohmic）接觸層，其由沉積於基板之底部上的金屬製成；抗反射塗層，其沉積於該膜上；及介電鈍化層，其覆蓋台面結構之曝露表面。金屬膜及金屬墊由選自以下群組之金屬製成：金、銀、鋁、銅及銦。金屬膜及台面結構經組態以在台面結構中且鄰近於金屬膜形成空乏區。當在光子撞擊於金屬膜上期間由電壓源施加適當反向偏壓電壓時，穿透至磊晶層中之所有光子在空乏區內部吸收。
以下細節中揭示之標的物的另一態樣為光纖器件，其包含：光纖，其具有末端；金屬殼，其包含基座、附接至基座之透鏡蓋及安裝在透鏡蓋之頂部上之開口中的玻璃球透鏡；及光偵測器，其安置於金屬殼內部，該光偵測器包含：基板，其由經摻雜鍺製成；台面結構，其由生長於基板之頂部上的經摻雜磊晶鍺製成，經摻雜磊晶鍺之摻雜密度小於經摻雜鍺基板之摻雜密度；金屬膜，其由沉積於台面結構之頂部上的金屬製成；金屬墊，其由沉積於台面結構之頂部上的金屬製成且與該膜接觸；及歐姆接觸層，其由沉積於基板之底部上的金屬製成。光纖、玻璃球透鏡及金屬膜對準。
以下細節中揭示之標的物的另一態樣為一種用於製造光偵測器之方法，該方法包含：對經摻雜鍺晶圓進行拋光及研磨直至形成具有100至150微米範圍內之厚度的鍺基板為止；在鍺基板之頂部上生長約15微米厚之經摻雜鍺磊晶層；在鍺基板之底部上沉積歐姆接觸金屬層；在鍺磊晶層之頂部上沉積金屬膜及金屬墊以使得金屬墊與金屬膜接觸；藉由移除鍺磊晶層中之一些來形成台面結構；在台面結構之曝露表面上沉積介電鈍化層；及在金屬膜之頂部上沉積抗反射塗層。
下文揭示鍺蕭特基障壁光偵測器之其他態樣及用於製造此類光偵測器之製程。
鍺蕭特基障壁光偵測器之說明性具體實例描述於以下一些細節中。然而，本說明書中未描述實際實施方案之全部特徵。熟習此項技術者將瞭解，在任何此類實際具體實例之研發中，必須作出大量實施方案特定決策以達成研發者之特定目標，諸如遵從與系統相關及商業相關之約束條件，其在各實施方案之間將有所變化。此外，將瞭解，此種研發工作可能為複雜且耗時的，但儘管如此亦將為受益於本發明之所屬領域中具有通常知識者的常規任務。
在未來，將有不同POF纖維用於商業飛機航空電子學網路及感測器系統中。對於諸如CAN匯流排、ARINC 629資料匯流排之低資料速率網路或燃料品質指示器感測器，低資料速率POF為由PMMA製成之較大直徑（1 mm）光纖，但對於高資料速率網路，將使用GbPOF。GbPOF為具有500微米包層及55微米核心直徑之全氟化聚合物。因為PMMA與全氟化聚合物具有不同光損耗特性，所以低資料速率POF與高資料速率GbPOF具有不同操作波長。圖1展示低資料速率POF、GbPOF及GOF之衰減與波長。在過去，此光譜特性中之最少衰減波長的這些差異需要針對低資料速率POF、GbPOF及GOF網路使用不同接收器。
在許多飛機航空電子學系統中，舊式GOF網路預期與POF網路共存。GOF網路典型地具有在850、1300及1550 nm之操作波長。對於所有低資料速率POF、GbPOF及GOF網路，當前尚無具有寬光譜頻寬之光偵測器。對於具有低資料速率POF、GbPOF及GOF網路之飛機系統，這些網路為使用大量接收器之大型網路。在飛機網路中所使用之不同接收器將增加用於飛機生產之安裝及部件維護成本。具有寬光譜光學回應之通用光偵測器設計將使得所有低資料速率POF、GbPOF及GOF網路及感測器能夠使用相同接收器，藉此極大地減少飛機生產中之安裝及維護成本，尤其在網路之規模大至具有數百個網路節點的商用飛機中。
光纖光偵測器之光學回應視光偵測器之材料選擇而定。對於GOF網路，光偵測器典型地由InGaAs III-V化合物材料製成。將此材料用於製造GbPOF網路之光偵測器亦為可行的。但GOF網路之COTS InGaAs光偵測器在光偵測器表面積上極小，該光偵測器表面積經設計以匹配單模或多模GOF之小直徑。舉例而言，單模GOF具有約8微米之核心直徑，而多模GOF具有50及62.5微米之典型直徑。典型地，GOF光偵測器表面直徑不超過75微米。雖然因為GbPOF之直徑為約55或85微米（緊密地匹配多模GOF之直徑），所以這些小直徑InGaAs光偵測器可適用於GbPOF網路，但對於具有約1 mm之核心直徑的低資料速率POF，GOF InGaAs光偵測器過小。除直徑約束條件以外，低資料速率POF在InGaAs光偵測器不具有優良光學回應之可見光波長範圍內操作。用於低資料速率POF網路的商業現成光偵測器由矽製成，該矽對於GOF及GbPOF所操作之近紅外波長範圍不具有優良光學回應。
圖2展示矽（silicon；Si）、鍺（germanium；Ge）及InGaAs材料之光學吸收係數與波長。此曲線圖表明，Si及InGaAs不能夠涵蓋低資料速率POF、GbPOF及GOF系統所操作的0.4微米（400 nm）至1.55微米（1550 nm）之波長範圍。對於磷化銦（indium phosphide；InP）及砷化鎵（gallium arsenide；GaAs）存在類似問題，該二者對於相同波長範圍皆不具有優良寬頻帶光學吸收係數。但鍺具有涵蓋400至1550 nm之波長的優良吸收係數。
基於以上分析，將鍺選為用於寬頻帶光偵測器之半導體材料，該寬頻帶光偵測器經設計以用於低資料速率POF、GbPOF及GOF航空電子學網路及感測器。更特定言之，鍺蕭特基障壁光偵測器具有經最佳化以用於所有光纖網路及感測器之光學偵測直徑，該等光纖網路及感測器包括低資料速率POF、GbPOF及GOF航空電子學網路及感測器。
根據一個具體實例之鍺蕭特基障壁光偵測器40之結構展示於圖3中。鍺蕭特基障壁光偵測器40包括具有n+ 型摻雜之鍺基板42及由具有n型摻雜之結晶鍺之磊晶上覆層組成的台面結構44（作用層）。如本文中所使用，術語「台面結構（mesa structure）」指具有平坦頂部（上部表面）及沿具有封閉輪廓之外圍邊緣與平坦頂部相交的外周側表面的結構。
鍺蕭特基障壁光偵測器40進一步包括沉積於台面結構44之上部表面上之各別連續區域中的金屬膜46及金屬墊48。如將在下文更詳細地描述，金屬膜46與金屬墊48的不同之處在於厚度及面積。抗反射塗層54沉積於金屬膜46上。沉積介電鈍化層52以使得台面結構44之外周上的曝露表面被覆蓋。由金屬膜46提供之光偵測表面積由抗反射塗層54覆蓋，不由介電鈍化層52覆蓋。
可使用許多不同金屬來製造鍺蕭特基障壁光偵測器40。基於器件物理學之理論，所有與鍺接觸的金屬將形成光二極體。金為較佳的，因為金具有較佳環境耐久性（不受濕度、鹽及霧條件侵蝕），因為金相較於其他金屬更易於沉積，故金為用於器件製造製程之較佳材料，以及用於封裝，金較佳用於電線接合。然而，基於理論，銀、鋁、銅及銦為替代金的優良候選者。下文論述之所有計算值假設金屬膜46及金屬墊48由金製成。
再次參考圖3，鍺蕭特基障壁光偵測器40進一步包括沉積於鍺基板42之底部上的歐姆接觸金屬層50。歐姆接觸為兩個導體之間的非整流電性接合，該電性接合在理論上具有根據歐姆（Ohm's）法則之線性電流-電壓曲線。使用低電阻歐姆接觸以使得電荷易於在兩個導體之間的兩個方向上流動，同時不由於整流而阻斷或由於電壓臨限值而功率耗散過量。相比之下，蕭特基障壁為不具有線性電流-電壓曲線之整流接合或接觸。如本文中所使用，術語「歐姆接觸（ohmic contact）」係指金屬與半導體之歐姆接觸。
圖3亦展示可在金屬膜46下方之作用層中形成的空乏區56。在將電壓施加於金屬墊48及歐姆接觸金屬層50上時，空乏區之寬度改變。如本文中所使用，術語「空乏區（depletion region）」意謂在大部分電荷載子已擴散開以形成具有高電場之區域的經摻雜半導體材料內之絕緣區域。
現將解釋圖3中所描繪之鍺蕭特基障壁光偵測器40的一些特徵及特性，首先參考圖4A至4E中所部分描繪之製造製程，且隨後參考圖6及7中所部分描繪之光偵測器操作的物理學原理。其後，將參考圖8A至8C及9來論述對APP問題之消除。最後，將參考圖10及11來描述針對最大光纖耦合效率之鍺蕭特基障壁光偵測器40的封裝。
根據一個具體實例之製造製程的一些步驟展示於圖4A至4E中。如圖4A中所示，第一步驟涉及對經高度摻雜（n+ 型）之鍺晶圓進行拋光及研磨直至形成具有在100至150微米範圍內之厚度的鍺基板42為止，從而確保鍺基板42之頂側及底側兩者皆為潔淨、光滑且有光澤的。
下一步驟包括使經輕微摻雜（n- 型）之鍺磊晶層45（展示於圖4B中）在經重度摻雜之鍺基板40之頂部上生長約15微米厚。此藉由氣相磊晶或金屬有機化學氣相沉積製程來實現。鍺磊晶層45為鍺蕭特基障壁光偵測器40之主要光吸收層。因此，本文中所揭示之光偵測器設計需要適當層厚度及高品質磊晶生長製程。如應根據術語「經高度摻雜（highly doped）」與「經低摻雜（lowly doped）」之前述使用而理解，鍺磊晶層45之摻雜密度比鍺基板42之摻雜密度小得多。
製造製程之另一步驟涉及使歐姆接觸金屬層50（見圖4B）沉積於鍺基板42之底部上。歐姆接觸金屬層50較佳地由厚度超過1微米之銦或其他合適的金屬接觸製成。
在鍺磊晶層45已沉積於鍺基板42上之後，使金屬膜46及金屬墊48沉積於鍺磊晶層45之頂部上。圖4C為表示由金屬（較佳地，金）沉積於鍺磊晶層45上產生之金屬半導體結構之側視圖的圖式。
如圖5（其未按比例繪製）中所見，金屬膜46之頂部表面具有面積A ，而金屬墊48之頂部表面小於面積A 。根據金屬膜46及金屬墊48由金製成的鍺蕭特基障壁光偵測器40之一個實例構造，金屬膜46可具有在450至600微米範圍內之直徑及約50埃之厚度。金屬膜46形成光偵測器之整流接合。金屬膜46為用以使耦合至光偵測器之作用區域中之光最大化的極薄層。在金之情況下，藉由電鍍製程沉積具有約40微米之厚度的直徑為約25微米之金屬墊48。如圖5中所見，金屬墊48偏移至金屬膜46之邊緣，以使得金屬膜46之大部分區域曝露於來自光纖之光學信號。金屬墊48對於電線接合為較厚層；金屬墊48亦與金屬膜46電接觸以傳導光生電流。
在金屬沉積於鍺磊晶層45之頂部表面上之後，藉由移除鍺磊晶層45（展示於圖4C中）中之一些而形成台面結構44（展示於圖4D中）。根據一個具體實例，台面結構44之外部周邊表面具有凹形曲面特徵，如圖4D中所描繪。舉例而言，台面結構44之外部周邊表面之幾何形狀可與將藉由使弧線在三維空間中繞偵測器之中心的垂直軸旋轉所產生之旋轉表面類似。可替代地，台面結構44之外部周邊可為圓錐形。較佳地，台面結構44具有帶邊界之頂部表面，該邊界延伸超出由金屬膜46及金屬墊48（展示於圖5中）形成之金屬結構的邊界。舉例而言，台面結構44可具有直徑D 為約600微米之圓形頂部表面，金屬膜46及金屬墊48位於該圓形頂部表面上。台面結構44可藉由濕式化學或電漿蝕刻製程而形成。台面結構44之目的為減小光偵測器之反向偏壓暗（或漏）電流。
在台面結構44形成之後，將抗反射塗層50（見圖4E）沉積於金屬膜46之頂部上以降低來自光纖（圖4A至4E中未示，而見圖6中之光纖64）之光學信號的反射。抗反射塗層50可由藉由電漿沉積或高真空蒸鍍或濺鍍製程而形成之氮化矽製成。抗反射塗層50之厚度經設計以使自光纖耦合至光偵測器之作用區域之光最大化。作用區域為直接在金屬-鍺（例如Au-Ge）接合下方之台面結構44內部的區域。
另外，將鈍化層52沉積於台面結構44之曝露表面上以減小光偵測器之暗（或漏）電流。此層亦為光偵測器之作用層提供實體及環境保護。圖4E為表示由抗反射塗層50及鈍化層52之沉積所產生之金屬半導體結構之側視圖的圖式。
上述鍺蕭特基障壁光偵測器40可使用微影製程來製造。在製造製程完成後，可將電壓施加於由金屬墊48及歐姆接觸金屬層50形成之端子上以增大金屬-鍺（例如Au-Ge）接合下方之空乏區56的寬度。
現將進一步參考圖6簡要描述鍺蕭特基障壁光偵測器之物理學原理。如圖6中所示，當將金屬膜46沉積於具有台面結構44之磊晶層之頂部上時，光偵測器之空乏區56形成。空乏區56為吸收來自光纖64之光且產生電子電洞對之處。當電路在金屬墊48與歐姆接觸金屬層50之間形成時，電子電洞對之流動方向彼此相反。
更特定言之，藉由藉助於電導體58將電壓源62之負端子電性連接至金屬墊48及藉助於電導體60將電壓源62之正端子電性連接至歐姆接觸金屬層50來施加反向偏壓電壓V1 。因此，在外部電路上產生由電導體58及60形成之光電流Iph （由圖6中之水平箭頭指示）。
優良光偵測器之關鍵技術要求為最大化光電流產生過程之量子效率。量子效率表現為每入射光子所產生之電子，且為一種用以設計具有以最少損耗捕獲入射光子之能力之光偵測器的措施。
如圖6中所示，當金屬接觸（或膜）沉積於Ge磊晶層之頂部上時，空乏區56在直接位於金屬膜46下方之台面結構44的部分中形成。金屬-鍺（例如Au-Ge）整流接合之兩側上的電荷載子產生所謂內建式電場。空乏區56之寬度W （在厚度方向上量測）視形成台面結構44之磊晶鍺之摻雜密度N d 以及光偵測器之外部偏壓電壓V 1 而定。較低摻雜密度及較高反向偏壓增大光偵測器之空乏寬度。較低摻雜密度意謂磊晶層之較高純度。理想上，優良光偵測器應不含雜質且經標記為本質層。（如本文中所使用，「本質層（intrinsic layer）」為其特性基本上為純淨未經摻雜材料之彼等特性的半導體材料層。）
具有台面結構44之經輕微摻雜磊晶鍺至關重要的原因應自圖6顯而易見。來自光纖64之光子穿透的深度視光學信號之波長而定。當光自光纖64耦合至鍺蕭特基障壁光偵測器40中時，光子自金屬膜46之表面行進且穿透至作用（磊晶）層之下部部分中。較長波長光子相較於較短波長光子行進得更深。此藉由展示於圖2中之吸收係數與波長關係來指示。較長波長光子具有較低吸收係數，且可行進至產生電子電洞對之空乏區56外。電子由圖6中之實心圓（●）指示；電洞由空心圓（○）指示。
高效能光偵測器設計之第一參數為光偵測器之空乏寬度W 。鍺蕭特基障壁光偵測器40之空乏區56亦稱作高場區，其中接合內建式電場最高。高效能光偵測器需要吸收空乏區56中之所有光子以達成高速及高量子效率。此係因為光生電荷載子（電子）以高速在空乏區56內部行進。在空乏區56外產生之光生電荷載子（電子）將需要藉由擴散過程行進至空乏區56中，且隨後藉由電場掃入空乏區56中以產生光電流I ph 。此過程降低光偵測器之回應的速率，且導致將在下文更詳細解釋之接收器APP問題。
如圖7中所示，高效能光偵測器設計應提供較大空乏寬度W 以約束並吸收來自光纖64之所有光子。空乏寬度W 視摻雜密度Nd 及光偵測器上之反向偏壓電壓V 而定。作用層中之較低摻雜密度（或較高純度）及較高反向偏壓電壓V2 （V2 ＞V 1 ）將增大如圖7中所示之空乏寬度W 。本文中所提出之鍺蕭特基障壁光偵測器設計參數為高速及高量子效率提供最佳化空乏寬度。空乏寬度W與摻雜密度Nd 及偏壓電壓V 之關係經指示於方程式(1)至(3)中： 其中ε 為Ge之介電常數 = 16；ε 0 為真空電容率 = 8.85418E-14 F/cm；V bi 為Ge蕭特基障壁偵測器之內建式電壓（或電勢）；V 為Ge蕭特基障壁偵測器之偏壓電壓；Nd 為Ge蕭特基障壁偵測器之作用層（於台面結構44中）之本底摻雜密度；K 為波茲曼（Boltzmann）常數 = 1.38066E-23 J/ ° K；T 為以凱式（Kelvin）溫度（ ° K）為單位之溫度；q 為電子之電荷 = 1.60218E-19 C；且KT/q 為300 ° K（室溫）下之熱電壓 = 0.0259 V。
最佳化光偵測器之第二光偵測器參數為低電容。光偵測器之電容隨光偵測器表面積A 而增加且隨較低摻雜密度而減小。對於需要耦合至直徑範圍介於8微米至1 mm之光纖的通用光纖光偵測器，本文中提出具有550微米之直徑的光偵測器表面積，因為在此直徑下，1 mm POF可與透鏡封裝耦合，如將在以下一些細節中所描述。光偵測器電容設計經展示於方程式(4)中： 其中A 為Ge蕭特基障壁偵測器之面積。
最佳化光偵測器設計之第三參數為光偵測器之暗電流。光偵測器之暗電流為與光偵測器對接之接收器電子電路之短雜訊的主要來源。光偵測器之暗電流與光偵測器之光偵測面積A 、光偵測器之材料及光偵測器之電性接合的類型成比例。本文中所揭示之鍺蕭特基障壁光偵測器40具有使暗電流最小化之直徑，且提供使用於航空電子學應用中之不同大小光纖之光子吸收最大化的表面積。由n摻雜磊晶鍺製成之台面結構44消除歸因於表面洩露之額外暗電流，該表面洩露將發生於平面光偵測器結構中。暗電流與光偵測面積A 及光偵測器接合參數之關係經展示於方程式(5)中： 其中A* 為有效理查生（Richardson）常數；且φ b 為Ge蕭特基障壁偵測器之障壁高度。有效理查生常數（A* ）之值為金屬膜厚度、金屬之類型、沉積之方法及金屬沉積前半導體之情況的函數。影響暗電流之有效理查生常數A* 較佳地在128至135 A/cm2 /° K2 之範圍內。蕭特基障壁之第一特性中之一者為由φ b 表示之蕭特基障壁高度。φ b 之值視金屬與半導體之組合而定，且較佳地在0.54至0.64 V之範圍內。
高效能光偵測器設計之第四參數為量子效率。量子效率與光生電流之關係經展示於方程式(6)中： 其中η QE 為Ge蕭特基障壁偵測器之量子效率；Pi 為Ge蕭特基障壁偵測器上之入射功率；且λ 為Ge蕭特基障壁偵測器上之入射光子的波長（以微米為單位）。
較高量子效率產生較高光生電流，其轉而產生較高接收器敏感性。本文中所揭示之光偵測器面積及封裝設計為8 μm直徑至1 mm直徑之不同光纖大小提供最大量子效率。
蕭特基障壁偵測器之設計方程式及參數可見於S. M. Sze所著之「半導體器件之物理學原理（Physics of Semiconductor Device）」第5章：金屬半導體接觸（Metal-Semiconductor Contacts），第245至311頁，出版商：John Wiley及Son，1981。
偵測器直徑決定光偵測器之大小。該直徑亦影響偵測器之光回應。因此，該直徑提供偵測器之最佳化暗電流、電容及光回應。在這些三個特性中，電容及暗電流在較小偵測器直徑之情況下較佳，但偵測器之光回應需要大直徑偵測器。偵測器直徑可經計算以最佳化這些三個特性。合適的偵測器直徑之範圍為450至600微米。
上述理想設計亦力圖解決一些COTS POF光偵測器中之APP問題，該APP問題係歸因於光偵測器之作用區域內之空乏寬度過小。如圖6中所示，若空乏寬度過小，則將有大量光子在空乏區56外部經吸收。光生電荷載子（電子）在達至高場空乏區之前將需要經歷擴散過程。當接收器經設計為具有自動增益控制（automatic gain control；AGC）電路時，此過程對光偵測器之光學回應脈衝產生「擴散拖尾（diffusion tail）」，該自動增益控制電路在某一光功率位準下且在來自光偵測器之第一光學脈衝出現之後的某一回應時間段內產生電脈衝。AGC之目的為增大接收器之動態範圍。若輸入光學信號高於某一功率位準，則AGC自動地減小接收器之增益。若輸入光學信號低於指定光功率位準，則AGC增大接收器之增益。舉例而言，根據一個突發模式光學接收器設計，要求AGC在光學脈衝出現之後的指定時間段內偵測在低於光學脈衝之起點之30 dB下的信號。若光偵測器光學回應已引發較大「擴散拖尾」，則其導致接收器產生不期望的光學回應脈衝。這些不期望的光學脈衝可能導致接收器中之位元錯誤。APP之實體問題經展示於圖8A至8C及9中。本文中所揭示之Ge蕭特基障壁光偵測器之設計消除航空電子學系統應用中之此APP問題。
圖8A展示藉由典型光偵測器自光纖接收到之隨時間變化的光功率。圖8B展示在所有光子在空乏區內經吸收之情況下，由典型光偵測器產生之隨時間變化的一系列光生電流脈衝。圖8C展示在光子在空乏區外部經吸收之情況下，由典型光偵測器產生之隨時間變化的一系列光生電流脈衝，在該情況下，光學脈衝之回應可具有擴散拖尾。
圖9包括分別展示偵測器光生電流脈衝及接收器脈衝回應（包括額外脈衝）隨時間變化之上部及下部曲線圖。前述接收器AGC經設計以觸發在低於光學信號脈衝之起點之某一位準（由圖9之上部曲線圖中之水平線指示）下的回應。較長「擴散拖尾」由AGC在AGC之觸發時間處偵測到，且導致接收器輸出額外回應脈衝（以電壓形式），諸如圖9中之下部曲線圖中所描繪之回應脈衝。
圖9中之上部曲線圖展示與圖8C中所描繪相同的光生電流脈衝，但涉及併入一些COTS接收器中之自動增益控制電路的各種參數（亦即AGC回應時間段及AGC回應位準），而下部曲線圖展示可回應於帶有圖8C中所描繪之擴散拖尾的光生電流（來自偵測器）而由COTS接收器產生之隨時間變化的一系列接收器回應脈衝（由偵測器之額外電流脈衝所導致）。
本文中所揭示之鍺蕭特基障壁光偵測器40可以各種方式封裝。圖10展示經封裝於氣密密封式金屬罐66（例如電晶體輪廓（transistor outline；TO）封裝，諸如TO-18或TO-46）中之光偵測器，該金屬罐具有基座80、由基座80支承之透鏡蓋70（亦稱作「封蓋」）及安裝於透鏡蓋70之頂部上的開口中之2 mm直徑玻璃球透鏡72（由例如BK7玻璃製成）。如圖10中所見，光纖64之末端、玻璃球透鏡72及金屬膜46彼此對準。理想上，若光纖64之端面及金屬膜46為圓形且玻璃球透鏡72為球形，則該等圓形與該球形之中心將共線。自光纖64射出之光子經過玻璃球透鏡72且隨後照射於金屬膜46上，結果最大化偵測器之光生電流。根據一種所提出實施方案，金屬膜46定位於玻璃球透鏡72之後焦距處。
需要用於光偵測器封裝之兩根電導線。藉由將電線74之一個末端接合至金屬墊48且將電線74之另一末端接合至偵測器前部接觸接腳84來將一根導線（與封裝基座80絕緣之偵測器前部接觸接腳84）電性連接至鍺蕭特基障壁光偵測器40之表面上的金屬墊48。另一導線（偵測器後部接觸接腳82）連接至金屬殼66之基座80以用於接地。光偵測器後側歐姆接觸金屬層50接合至金屬殼66之基座80。因此，偵測器後部接觸接腳82亦正與光偵測器之後側接觸。
若應用要求光偵測器完全與封裝絕緣，則可採用三導線TO罐封裝。圖11展示使用三接腳組態之封裝於氣密密封式金屬殼68中之鍺蕭特基障壁光偵測器40。此藉由將絕緣層88（由絕緣材料製成之層）及金屬層78（由金屬製成之層）置放於光偵測器之後部下方而實現。金屬層78與光偵測器之歐姆接觸金屬層50接觸。絕緣層88使金屬層78與基座80電隔離。金屬層78隨後藉由接合電線76之相對末端來電性連接至偵測器後部接觸接腳82（與封裝基座80絕緣）。接地接腳86出於接地之目的而與金屬殼68之基座80接觸。
因為本文中所揭示之鍺蕭特基障壁光偵測器40經設計以供與直徑範圍介於8微米至1 mm之光纖一起使用，所以最佳化直徑經計算為約550微米。因此，在透鏡蓋70上使用2 mm直徑玻璃球透鏡72，在光偵測器定位於約等於玻璃球透鏡72之後焦距的距離處的情況下，將使直徑範圍介於8微米至1 mm之光纖的光學耦合最佳化。
如先前所提及，可在飛機上之光纖網路中採用本文中所揭示之類型的鍺蕭特基障壁光偵測器。出於說明之目的，現將在以下之一些細節中描述用於在飛機上之航線可更換單元之間實現光學通信之此類光纖網路的一個具體實例。然而，本文中所揭示之類型的鍺蕭特基障壁光偵測器之用途不僅限於飛機之環境，而係可用於其他類型之載具上之光纖網路或其他類型之光纖網路（例如長距離陸地、資料中心、物聯網及光纖至家庭/辦公室應用）中。
圖12為標識雙向全雙工資料傳輸系統30之一些特徵的圖式，該雙向全雙工資料傳輸系統包含各自發射及接收相同波長之光的一對雙光纖雙向收發器2a及2b，單波長雙光纖雙向收發器2a及2b中之每一者包括雷射器4及光偵測器8。在此實例中，各光偵測器8為圖3中所描繪之類型的鍺蕭特基障壁光偵測器。雷射驅動器和發射電路6回應於分別經由發射電信號線12a及12b自相關聯航線可更換單元（圖中未示）接收到差分發射信號Tx+ 及Tx- 而驅動雷射器4發射波長為λ1 的光。雷射驅動器和發射電路6包含電路，該電路將彼等電性差分信號轉換為表示待由雷射器4發射之資料的電性數位信號。相反地，光偵測器8接收具有波長λ1 的光且將該偵測到之光轉換為電性數位信號，該等電性數位信號經提供至偵測器放大器及接收電路10。偵測器放大器及接收電路10又包含電性電路，該電性電路將彼等電性數位信號轉換為表示所接收資料之電性差分接收信號Rx+ 及Rx- 。電性差分接收信號Rx+ 及Rx- 分別經由接收電信號線14a及14b發射至航線可更換單元（圖中未示）中之其他電路。單波長雙光纖雙向收發器2經由收發器電力供應線16接收具有電壓Vcc 之電力。
在圖12中所描繪之實例中，單波長雙光纖雙向收發器2a之雷射器4經由光纜32光學耦合以朝向單波長雙光纖雙向收發器2b之光偵測器8發光，該光纜包含串聯連接之光纖跳線18a、安裝於插線面板23a處之連接件22a、塑膠或玻璃光纖24a、安裝於插線面板23b處之連接件22b及光纖跳線18c。類似地，單波長雙光纖雙向收發器2b之雷射器4經由光纜34光學耦合以朝向單波長雙光纖雙向收發器2a之光偵測器8發光，該光纜包含串聯連接之光纖跳線18d、安裝於插線面板23b上之連接件22c、塑膠或玻璃光纖24b、安裝於插線面板23a上之連接件22d及光纖跳線18b。單波長雙光纖雙向收發器2a及2b兩者皆發射及接收具有波長λ1 的光。光纜32及34在構造上可相同。視情況，光纖24a及24b可為GbPOF以實現高資料速率（＞1吉位元/秒（Gbits/sec））下之雙向全雙工資料傳輸。
除展示於圖12中之應用以外，本文中所揭示之通用寬頻帶光纖光偵測器亦具有其他航空電子學應用。所揭示之光偵測器消除在單個或多個航空電子學平台中對多個光偵測器及接收器之需要，且簡化飛機、軍事系統及感測器系統應用之部件管理及庫存流程。另外，光偵測器之設計具有優良操作特性且消除COTS接收器中之APP問題。
此外，本發明包含根據以下條項之具體實例： 條項1.一種光偵測器，其包含： 基板，其由經摻雜鍺製成； 台面結構，其由生長於該基板之頂部上的經摻雜磊晶鍺製成，其中該經摻雜磊晶鍺之摻雜密度小於該經摻雜鍺之摻雜密度； 金屬膜，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成； 金屬墊，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成且與該膜接觸；及 歐姆接觸層，其由沉積於該基板之底部上的金屬製成。 條項2.如條項1所述之光偵測器，其中該金屬膜及金屬墊由選自以下群組之金屬製成：金、銀、鋁、銅及銦。 條項3.如條項2所述之光偵測器，其中該金屬膜及該台面結構形成接合，該接合具有在0.54至0.64伏特之範圍內的蕭特基障壁高度 條項4.如條項1所述之光偵測器，其進一步包含電壓源，該電壓源連接至該金屬墊及該歐姆接觸層，其中該金屬膜及該台面結構經組態以在該台面結構中且鄰近該金屬膜產生空乏區，該空乏區具有寬度，當在光子撞擊於該金屬膜上期間由該電壓源施加反向偏壓電壓時，該寬度增大。 條項5.如條項4所述之光偵測器，其中該金屬膜具有在450至600微米之範圍內的一直徑。 條項6.如條項4所述之光偵測器，其中有效理查生常數在128至135 A/cm2 - ° K2 之範圍內 條項7.如條項1所述之光偵測器，其進一步包含抗反射塗層，該抗反射塗層沉積於該膜上。 條項8.如條項1所述之光偵測器，其進一步包含介電鈍化層，該介電鈍化層覆蓋該台面結構之曝露表面。 條項9.一種光纖器件，其包含： 光纖，其具有末端； 氣密金屬殼，其包含基座、附接至該基座之透鏡蓋及安裝於該透鏡蓋之頂部上之開口中的玻璃球透鏡；及 光偵測器，其安置於該金屬殼內部，該光偵測器包含：基板，該基板由經摻雜鍺製成；台面結構，其由生長於該基板之頂部上的經低摻雜磊晶鍺製成，該經摻雜磊晶鍺之摻雜密度比該經摻雜鍺之摻雜密度小得多；金屬膜，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成；金屬墊，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成且與該膜接觸；及歐姆接觸層，其由沉積於該基板之底部上的金屬製成， 其中該光纖、玻璃球透鏡及金屬膜對準。 條項10.如條項9所述之光纖器件，其中該金屬膜及金屬墊由選自以下群組之金屬製成：金、銀、鋁、銅及銦。 條項11.如條項9所述之光纖器件，其中該金屬膜及該台面結構形成接合，該接合具有在0.54至0.64伏特之範圍內的蕭特基障壁高度。 條項12.如條項9所述之光纖器件，其中該金屬膜及該台面結構經組態以在該台面結構中且鄰近該金屬膜產生空乏區，該空乏區具有寬度，當在光子撞擊於該金屬膜上期間將反向偏壓電壓施加於該金屬墊及歐姆接觸金屬層上時，該寬度增大。 條項13.如條項9所述之光纖器件，其中該金屬膜具有450至600微米之範圍內的直徑，且該玻璃球透鏡具有2 mm之直徑。 條項14.如條項13所述之光纖器件，其中該金屬膜定位於該玻璃球透鏡之後焦距處。 條項15.如條項9所述之光纖器件，其進一步包含： 金屬層，其與該歐姆接觸金屬層接觸；及 絕緣層，其使該金屬層與該基座電隔離。 條項16.如條項9所述之光纖器件，其中該光偵測器進一步包含介電鈍化層，該介電鈍化層覆蓋該台面結構之曝露表面。 條項17.一種用於製造光偵測器之方法，該方法包含： 對經摻雜鍺晶圓進行拋光及研磨直至形成具有在100至150微米範圍內之厚度的鍺基板為止； 在該鍺基板之頂部上生長約15微米厚之經摻雜鍺磊晶層； 使歐姆接觸金屬層沉積於該鍺基板之底部上； 使金屬膜及金屬墊沉積於該鍺磊晶層之頂部上，以使得該金屬墊與該金屬膜接觸； 藉由移除該鍺磊晶層中之一些而形成台面結構；以及 在該台面結構之曝露表面上沉積介電鈍化層。 條項18.如條項17所述之方法，其進一步包含在該金屬膜之頂部上沉積抗反射塗層。 條項19.如條項17所述之方法，其中該金屬膜及金屬墊由選自以下群組之金屬製成：金、銀、鋁、銅及銦。 條項20.如條項17所述之方法，其中該台面結構之頂部表面具有在450至600微米之範圍內的直徑。
雖然已參考各種具體實例描述了鍺蕭特基障壁光偵測器及用於製造此類光偵測器之製程，但熟習此項技術者將理解，可在不脫離本文中之教示之範圍的情況下做出各種改變且可用等效物替代其元件。另外，可在不脫離其範圍之情況下做出許多修改以使本文中之教示適應於特定情形。因此，意欲申請專利範圍不限於本文中所揭示之特定具體實例。
除非請求項語言明確地指定或陳述指示執行彼等步驟中之一些或全部之特定次序的條件，否則下文中所闡述之方法請求項不應視為要求其中所敍述之步驟按字母次序來執行（該等請求項中之任何字母定序僅出於參考先前所敍述步驟之目的而使用）或按敍述該步驟之次序來執行。除非請求項語言明確地陳述排除此種解譯之條件，否則方法請求項亦不應視為排除同時或交替地執行的兩個或多於兩個步驟之任何部分。
2‧‧‧單波長雙光纖雙向收發器 2a‧‧‧雙光纖雙向收發器 2b‧‧‧雙光纖雙向收發器 4‧‧‧雷射器 6‧‧‧雷射驅動器和發射電路 8‧‧‧光偵測器 10‧‧‧接收器電路 12a‧‧‧發射電信號線 12b‧‧‧發射電信號線 14a‧‧‧接收電信號線 14b‧‧‧接收電信號線 16‧‧‧收發器電力供應線 18a‧‧‧光纖跳線 18b‧‧‧光纖跳線 18c‧‧‧光纖跳線 18d‧‧‧光纖跳線 22a‧‧‧連接件 22b‧‧‧連接件 22c‧‧‧連接件 22d‧‧‧連接件 23a‧‧‧插線面板 23b‧‧‧插線面板 24a‧‧‧塑膠或玻璃光纖 24b‧‧‧塑膠或玻璃光纖 30‧‧‧雙向全工資料傳輸系統 32‧‧‧光纜 34‧‧‧光纜 40‧‧‧鍺蕭特基障壁光偵測器 42‧‧‧鍺基板 44‧‧‧台面結構 45‧‧‧鍺磊晶層 46‧‧‧金屬膜 48‧‧‧金屬墊 50‧‧‧歐姆接觸金屬層 52‧‧‧介電鈍化層 54‧‧‧抗反射塗層 56‧‧‧空乏區 58‧‧‧電導體 60‧‧‧電導體 62‧‧‧電壓源 64‧‧‧光纖 66‧‧‧金屬殼 68‧‧‧金屬殼 70‧‧‧透鏡蓋 72‧‧‧玻璃球透鏡 74‧‧‧電線 76‧‧‧電線 78‧‧‧金屬層 80‧‧‧基座 82‧‧‧偵測器後部接觸接腳 84‧‧‧偵測器前部接觸接腳 86‧‧‧接地接腳 88‧‧‧絕緣層 A‧‧‧面積 I ph ‧‧‧光電流 N d ‧‧‧摻雜密度 Rx-‧‧‧電性差分接收信號 Rx+‧‧‧電性差分接收信號 Tx-‧‧‧差分發射信號 Tx+‧‧‧差分發射信號 V1‧‧‧外部偏壓電壓 V2‧‧‧較高反向偏壓電壓 Vcc‧‧‧電壓 W‧‧‧寬度 λ1‧‧‧波長
前述章節中所論述之特徵、功能及優點可在各種具體實例中獨立地達成或可在又其他具體實例中進行組合。出於說明上述及其他態樣之目的，將在下文中參考圖式來描述各種具體實例。在此章節中簡要描述之圖式皆未按比例繪製。 圖1為展示低資料速率POF、GbPOF及GOF之衰減與波長的曲線圖。 圖2為展示不同半導體材料之吸收係數與波長的曲線圖。 圖3為展示根據一個具體實例之鍺蕭特基障壁光偵測器之結構的圖式。 圖4A至4E為展示用於製造圖3中所描繪之類型的鍺蕭特基障壁光偵測器的製程中之各種步驟的圖式。 圖5為表示根據一個具體實例的沉積於磊晶層之頂部上的金屬膜及金屬墊的俯視圖之圖式。 圖6為展示圖3中所描繪之類型的鍺蕭特基障壁光偵測器中之光電流產生之原理的圖式。電子由實心圓（●）指示；電洞由空心圓（○）指示。 圖7為展示圖6中所描繪之鍺蕭特基障壁光偵測器中的空乏寬度優化之原理的圖式。電子由實心圓（●）指示；電洞由空心圓（○）指示。 圖8A為展示藉由典型光偵測器自光纖接收到之光功率隨時間變化的曲線圖。 圖8B為展示假如所有光子在空乏區內吸收時由典型光偵測器產生之一系列光生電流脈衝隨時間變化的曲線圖。 圖8C為展示假如光子在空乏區外部吸收時由典型光偵測器產生之一系列光生電流脈衝隨時間變化的曲線圖，在該情況下，對光學脈衝之回應可具有擴散拖尾。 圖9包括分別展示光生電流脈衝及接收器電流脈衝回應（包括額外脈衝）隨時間變化之上部及下部曲線圖。 圖10為展示使用兩接腳組態之安裝於帶有玻璃球透鏡之氣密密封式封裝中之鍺蕭特基障壁光偵測器的圖式。 圖11為展示使用三接腳組態之安裝於帶有玻璃球透鏡之氣密密封式封裝中之鍺蕭特基障壁光偵測器的圖式。 圖12為展示包括本文中所揭示之類型的鍺蕭特基障壁光偵測器的光學資料傳輸系統之一些組件且標識該光學資料傳輸系統之一些特徵的圖式。 在下文中將參考圖式，其中不同圖式中之類似元件帶有相同元件符號。
42‧‧‧鍺基板
44‧‧‧台面結構
46‧‧‧金屬膜
48‧‧‧金屬墊
50‧‧‧歐姆接觸金屬層
52‧‧‧介電鈍化層
56‧‧‧空乏區
58‧‧‧電導體
60‧‧‧電導體
62‧‧‧電壓源
64‧‧‧光纖

Claims (10)

  1. 一種光偵測器，其包含：基板，其由經摻雜鍺製成；台面結構，其由生長於該基板之頂部上的經摻雜磊晶鍺製成，其中該經摻雜磊晶鍺之摻雜密度小於該經摻雜鍺之摻雜密度；金屬膜，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成；金屬墊，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成且與該金屬膜接觸；及歐姆(ohmic)接觸層，其由沉積於該基板之底部上的金屬製成，其中該經摻雜磊晶鍺和該經摻雜鍺是以n型摻雜物摻雜。
  2. 如請求項1所述之光偵測器，其中該金屬膜及該金屬墊由選自以下群組之金屬製成：金、銀、鋁、銅及銦。
  3. 如請求項2所述之光偵測器，其中該金屬膜及該台面結構形成接合，該接合具有在0.54至0.64伏特之範圍內的蕭特基(Schottky)障壁高度。
  4. 如請求項1所述之光偵測器，其進一步包含電壓源，該電壓源連接至該金屬墊及該歐姆接觸層，其中該金屬膜及該台面結構經組態以在該台面結構中且鄰近該金屬膜產生空乏區，該空乏區具有寬度，當在光子撞擊於該金屬膜上期間由該電壓源施加反向偏壓電壓時，該寬度增大。
  5. 如請求項4所述之光偵測器，其中該金屬膜具有在450至600微米之範圍內的直徑。
  6. 如請求項4或5所述之光偵測器，其中有效理查生(Richardson)常數在128至135A/cm2-°K2之範圍內。
  7. 如請求項1所述之光偵測器，其進一步包含抗反射塗層，該抗反射塗層沉積於該金屬膜上。
  8. 如請求項1所述之光偵測器，其進一步包含介電鈍化層，該介電鈍 化層覆蓋該台面結構之曝露表面。
  9. 一種光纖器件，其包含：光纖，其具有末端；氣密金屬殼，其包含基座、附接至該基座之透鏡蓋及安裝於該透鏡蓋之頂部上之開口中的玻璃球透鏡；及光偵測器，其安置於該金屬殼內部，該光偵測器包含：基板，其由經摻雜鍺製成；台面結構，其由生長於該基板之頂部上的經低摻雜磊晶鍺製成，該經摻雜磊晶鍺之摻雜密度比該經摻雜鍺之摻雜密度小得多；金屬膜，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成；金屬墊，其由沉積於該台面結構之頂部上的金屬製成且與該金屬膜接觸；及歐姆接觸層，其由沉積於該基板之底部上的金屬製成，其中該光纖、玻璃球透鏡及金屬膜對準，以及其中該經摻雜磊晶鍺和該經摻雜鍺是以n型摻雜物摻雜。
  10. 如請求項9所述之光纖器件，其中該金屬膜及該金屬墊由選自以下群組之金屬製成：金、銀、鋁、銅及銦，其中該金屬膜及該台面結構形成接合，該接合具有在0.54至0.64伏特之範圍內的蕭特基障壁高度，其中該金屬膜及該台面結構經組態以在該台面結構中且鄰近於該金屬膜產生空乏區，該空乏區具有寬度，當光子撞擊於該金屬膜上期間將反向偏壓電壓施加於該金屬墊及歐姆接觸金屬層上時，該寬度增大，其中該金屬膜具有在450至600微米之範圍內的直徑，且該玻璃球透鏡具有2mm之直徑，其中該光偵測器進一步包含介電鈍化層，該介電鈍化層覆蓋該台面結構之曝露表面。
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