[发明专利]用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电集成领域，尤其涉及的是用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器及制备方法。

背景技术

光电集成电路（OEIC:Opto-electronicIntegratedCircuit）是指一种将光电器件和微电子器件集成在同一块基片上从而实现某种特定功能的集成化芯片。OEIC是传统集成电路的一次“升级”，它极大程度的消除了传统电路中负面的寄生效应，减少了混合电路中的组装环节，将电子设备输出的电信号转换成了具有优良复用能力、更低传输损耗、更强抗干扰性能以及更优传输速度的光信号，因为这些显著的特点其被广泛应用于光纤通信、光控雷达系统、光盘系统、医疗系统、激光测距和光电检测等领域。

硅基OEIC则进一步的将光电设备（如光电探测器，激光器等）和微电子器件（如BJT，CMOS，BICMOS电路等）集成在同一块硅基衬底上。硅基OEIC的出现使得OEIC制造成本进一步的降低，研发周期进一步缩短，与电路的兼容性得到显著提高可靠性大大加强。

具体的来说，近几年硅基光电集成领域科研成果的不断涌现，其中具有代表性的有：Fang-PingChou等2011年发表的论文（IEEE期刊收录）中实现了0.18um标准CMOS工艺条件下响应度为0.8A/W,带宽高达8.7GHz的光电探测器（工作在雪崩状态下）；D.Lee等2010年发表的论文（IEEE期刊收录）中实现了标准CMOS工艺条件下,集成了空间调制光电探测器和均衡器电路的OEIC，传输速率高达8.5Gb/s；Jin-SungYoun等2012年发表的论文中（IEEE期刊收录），提出了一种硅基OEIC光接收机，其CMOS工艺平台线宽为0.13um，探测器采用了雪崩光电二极管结构，跨阻放大器增益约为4kΩ，整个OEIC传输速率可达到10Gb/s；Brandl.P等人2012年发表的论文（IEEE会议收录）中采用0.5umBiCMOS工艺研制出普通PIN光电二极管结构，传输速率高达1.25Gbit/s，用于无线通信领域的OEIC产品。虽然以上提到的光电探测器能够达到很高的传输速率，然而大部分光电探测器是工作在雪崩状态下，这需要很大的偏置电压以及与之相匹配的偏置电路，从而增加了芯片成本、面积和封装难度。而采用SOI或BiCMOS工艺的OEIC成本相对较高。

中国专利公开号CN101719504A涉及的光电探测器是一种基于商用BCD工艺的硅基光电探测器，具有工艺成熟，成本较低等优点。然而其探测器并未采用相应的结构避免外延和衬底中的光生载流子被电极收集，因此响应速度较慢，另外探测器的阴阳极并未采用插指结构，表面电极也未优化，因此光电流的收集效率并不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的硅基光电探测器响应带宽较低、响应度较差、成本较高、工艺不成熟等缺陷，提供了用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器及制备方法。本光电探测器的电流收集效率和探测器响应度高、具有良好的隔离效果、响应带宽高、有利于短波光谱的吸收响应，且制备方法简单，可以良好兼容现有工艺，成本低。

本发明是通过以下技术方案实现的：