[发明专利]一种标准CMOS全差分光检测器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于光通信系统及光互连领域，涉及一种标准CMOS工艺完全兼容的全差分光检测器。

背景技术

对于运用于短距离和甚短距离光通信等高速光通信场合中光接收机，不仅需采用差分电路结构以提高电路的稳定性和克服各种共模噪声干扰，而且需采用硅基标准CMOS工艺来实现光接收机的单片集成以大大降低其应用成本。

现已报道的标准CMOS差分光电集成接收机一般只集成有一个光电探测器，即差分跨阻前置放大器的两条差分支路中只有一条支路连接有可检测输入光信号的光电探测器。这种结构的缺点是造成了差分光接收机的两条差分支路的不平衡(差分跨阻前置放大器与光电探测器是非对称集成的)以及差分光接收机的两条差分支路的输入信号的不对称(即连接有光电探测器的输入端有光生电流信号输入，而另一端则无光生电流信号输入)，从而限制了光接收机的带宽和灵敏度。因而，需要一种标准CMOS全差分光检测器来克服目前的标准CMOS差分光电集成接收机的缺限。

发明人之前申请的申请号为200710060334.8和200710060334.3的两个发明专利，公开了一种差分光接收机及灵敏度和带宽同时倍增的方法，以及带宽与灵敏度均倍增的标准CMOS差分光电集成接收机。本发明提出的标准CMOS全差分光检测器，可用于该标准CMOS差分光电集成接收机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可应用于标准CMOS差分光电集成接收机的标准CMOS全差分光检测器，以克服现行差分光接收机的非全差分缺点，提高光接收机的带宽和灵敏度。

为此，本发明采用如下的技术方案：

一种标准CMOS全差分光检测器，其作用是将由同一根光纤输入的光信号转换成一对全差分电流信号，并为后续的差分接收电路提供一对对称且一致的输入负载，包括：一个插指状P+/深N阱/高压P阱型光电探测器和一个插指状N+/高压P阱/深N阱型光电探测器，所述的插指状P+/深N阱/高压P阱型光电探测器和插指状N+/高压P阱/深N阱型光电探测器的形状相同且对称、尺寸相同、相互紧靠，并各占据总受光区域的一半，构成一个近似方形的受光区域。

作为优选实施方式，所述的插指状P+/深N阱/高压P阱型光电探测器，包括一个制作在P型衬底上的长方形深N阱区、一个制作在深N阱区中的插指状P+区和一个环绕深N阱区的凹状高压P阱区；所述的插指状N+/高压P阱/深N阱型光电探测器，包括一个制作在P型衬底上的长方形高压P阱区、一个制作在高压P阱区中的插指状N+区和一个环绕高压P阱区的凹状深N阱区；所述的全差分光检测器在带深N阱和高压P阱的P型衬底标准CMOS工艺下制作，工作波长为850nm。

本发明同时提供上述的标准CMOS全差分光检测器的制作方法，包括如下制作步骤：

第一步：取一个P型半导体衬底1；

第二步：在P型半导体衬底1上制作出一个长方形深N阱区2和一个凹状深N阱区3；

第三步：在P型半导体衬底1上制作出一个长方形高压P阱区4和凹状高压P阱区5；其中，长方形高压P阱区4与长方形深N阱区2的形状相同且对称、尺寸相同，两者间距为制造工艺所允许的最小间距，并近似构成一个正方形；凹状高压P阱区5和凹状深N阱区3的形状相同且对称、尺寸相同；并且，凹状深N阱区3以制造工艺所允许的最小间距环绕在高压P阱区4的外围；凹状高压P阱区5以与凹状深N阱区3形状对称的方式和制造工艺所允许的最小间距并环绕在深N阱区2的外围。

第四步：在深N阱区2、高压P阱区4和凹状高压P阱区5中分别制作出插指状P+注入区6、环形P+注入区7和凹状P+注入区8，且环形P+注入区7环绕在插指状P+注入区6的外围并以制造工艺所允许的最小间距靠近高压P阱区4的边缘。

第五步：在高压P阱区4、深N阱区2和凹状深N阱区3中分别制作出插指状N+注入区9、环形N+注入区10和凹状N+注入区11，且环形N+注入区10环绕在插指状N+注入区9的外围并以制造工艺所允许的最小间距靠近深N阱区2的边缘；其中，插指状N+注入区9与插指状P+注入区6的形状相同且对称、尺寸相同；环形N+注入10与环形P+注入区7的形状相同且对称、尺寸相同；凹状N+注入区11和凹状P+注入区8的形状相同且对称、尺寸相同。