具有增强静电放电损坏保护的集成光电检测器制造技术

一种具有增强静电放电损坏保护的集成光电检测器，其包括输入波导，接收光波；第一光电二极管，形成在绝缘体上Si基板中并耦接至输入波导，第一光电二极管与第一p电极和第一n电极关联；第二光电二极管，与第二p电极和第二n电极关联地形成在绝缘体上Si基板中，第二p电极与第二n电极形成不大于几毫微微法拉的电容；第一电极和第二电极，布置在绝缘体上Si基板上，并经由第一金属层/第二金属层而连接至第一p电极/第一n电极及经由第一金属线/第二金属线连接至第二p电极/第二n电极，其中，以从第一电极/第二电极至第一p电极/第一n电极减小宽度图案化第一金属层/第二金属层。通过添加Si PD而产生增强的ESD保护且不影响Ge PD的高速性能。

Integrated photoelectric detector with enhanced electrostatic discharge damage protection

A photoelectric detector integrated with enhanced protection of electrostatic discharge damage, including the input waveguide, receiving light; a first photodiode formed on insulator Si substrate and is coupled to the input waveguide, a first photodiode and the first electrode and the first electrode of P n Association; second photodiodes and second P electrodes and second electrode n association formed in Si on insulator substrate, second electrodes and second electrodes formed P n not more than a few femto Fala capacitance; a first electrode and a second electrode arranged in the insulator on the Si substrate, and by the first metal layer / metal layer second is connected to the first electrode and the first electrode of P / N via the first metal second line / metal lines are connected to the second electrode P / second n electrode, the first electrode from the second electrode to the first electrode / P / N electrode to reduce the width of the first patterned first Metal layer / second metal layer. By adding Si PD and ESD enhanced protection and does not affect the performance of high speed Ge PD.

【技术实现步骤摘要】
具有增强静电放电损坏保护的集成光电检测器
本技术涉及一种高速光电电信设备。更具体地，本技术提供具有提高的静电放电损坏阈值的集成光电检测器及其制造方法。
技术介绍
在使用用于ESD保护的齐纳二极管的传统方法中，齐纳的电容为微微法拉范围的更大几个数量级，从而使得齐纳二极管不适用于支持高速光学电信应用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，如何提高光电二极管器件或电路的ESD阈值保护并且同时能够实现高速光学电信以支持高速光学电信应用。根据本技术的一个实施方式，提供一种具有增强静电放电损坏保护的集成光电检测器，包括：输入波导，所述输入波导形成在绝缘体上Si(SOI)基板中以用于接收光波；第一光电二极管，所述第一光电二极管形成在所述绝缘体上Si基板中并且耦接至所述输入波导，所述第一光电二极管与第一p电极和第一n电极相关联；第二光电二极管，所述第二光电二极管与第二p电极和第二n电极相关联地形成在所述绝缘体上Si基板中，所述第二p电极与所述第二n电极形成不大于几毫微微法拉的电容；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别布置在所述绝缘体上Si基板上，所述第一电极/所述第二电极经由第一金属层/第二金属层而分别连接至所述第一p电极/所述第一n电极，并且经由第一金属线/第二金属线连接至所述第二p电极/所述第二n电极，其中，以从所述第一电极/所述第二电极至所述第一p电极/所述第一n电极减小的宽度来图案化所述第一金属层/所述第二金属层。其中，所述第一光电二极管是被配置为检测以高数据速率调制的光波的锗基光电二极管。其中，所述输入波导包括形成在所述绝缘体上Si基板中的硅或锗或氮化硅的材料以用于在其中传输所述光波。其中，所述锗基光电二极管包括在所述绝缘体上Si基板内图案化的p型硅基底以及形成为与所述p型硅基底重叠的本征锗块，所述p型硅基底经由第一掩模被部分植入以形成第一p++掺杂区域，并且所述本征锗块经由第二掩模被被部分植入以形成第一n++掺杂区域。其中，所述第一p电极物理结合在所述第一p++掺杂区域上，并且所述第一n电极物理结合在所述第一n++掺杂区域上。其中，所述第二光电二极管是耦接至锗基光电二极管的硅基光电二极管，以提供±100V以上的静电放电损坏阈值。其中，所述硅基光电二极管包括与在所述绝缘体上Si基板内图案化的n型硅区域接合的p型硅区域，所述p型硅区域经由第三掩模被部分植入以形成第二p++掺杂区域，并且所述n型硅区域经由第四掩模被部分植入以形成第二n++掺杂区域。其中，所述第二p电极和所述第二n电极中的每一个制成为尺寸上小于所述第一p电极和所述第一n电极中的每一个。其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个制成为尺寸达到几十微米至几百微米，以足够用于形成与外部数字电路的焊接连接，从而用于输出由所述锗基光电二极管转换的电信号。其中，所述电信号维持所述光波的高数据速率。其中，所述第一p电极/所述第二p电极/所述第一n电极/所述第二n电极、所述第一电极/所述第二电极、所述第一金属层/所述第二金属层以及所述第一金属线/所述第二金属线经由统一图案化过程由单个金属层制成。其中，所述第一金属线/所述第二金属线包括几微米以下的细迹线，以用于最小化电容并且足以维持所述第一电极/所述第二电极与所述第二p电极/所述第二n电极之间的电连接。根据本技术的另一个实施方式，提供一种具有增强静电放电损坏保护的集成光电检测器，包括：锗光电二极管，所述锗光电二极管包括本征锗层，所述本征锗层形成在p型硅基底层上，所述p型硅基底层图案化在绝缘体上Si(SOI)基板内，所述本征锗层包括第一n++掺杂区域，并且所述p型硅基底层包括第一p++掺杂区域；硅光电二极管，所述硅光电二极管包括在所述绝缘体上Si基板内图案化的硅区域以形成与n型硅部分接合的p型硅部分，所述p型硅部分包括第二p++掺杂区域，并且所述n型硅部分包括第二n++掺杂区域；第一金属层，所述第一金属层被图案化以包括耦接至所述第一p++掺杂区域的第一p电极、耦接至所述第二p++掺杂区域的第二p电极、通过所述第一金属层的具有减小宽度的一部分连接至所述第一p电极且通过第一迹线连接至所述第二p电极的第一电极；第二金属层，所述第二金属层被图案化以包括耦接至所述第一n++掺杂区域的第一n电极、耦接至所述第二n++掺杂区域的第二n电极、通过所述第二金属层的具有减小宽度的一部分连接至所述第一n电极且通过第二迹线连接至所述第二n电极的第二电极；其中，所述硅光电二极管以不大于几毫微微法拉的电容以及大约±100V的增强ESD阈值与所述锗光电二极管并联电耦接。利用基于GePD与SiPD并联集成在相同基板上的本技术，可实现许多益处。添加的SiPD的更高ESD阈值有助于提高集成光电二极管的ESD保护能力。通过添加的SiPD而引入的小电容(其处于几毫微微法拉范围中并且低于用于ESD保护的传统齐纳二极管几个数量级)、通过添加的SiPD而产生的增强ESD保护不对GePD的高速性能产生影响。此外，Si基与Ge基PN结光电二极管可以以统一过程容易地制作在SOI基板上以形成各种集成硅光子电路。附图说明图1示出具有齐纳二极管的传统ESD保护电路图的实例。图2是根据本技术的实施方式的简化ESD保护电路图。图3是根据本技术的实施方式的集成光电检测器的简化示图，其中，集成光电检测器具有制造在相同基板上的SiPD和GePD。图4示出仅具有单个GePD的多个样品的人体模型ESD测试结果。图5示出根据本技术的实施方式的GePD与SiPD并行集成的多个样品的人体模型ESD测试结果。图6A是根据本技术的另一实施方式的集成光电检测器的简化示图，其中，集成光电检测器具有制造在相同基板上的SiPD和GePD。图6B是沿着跨越图6A的GePD的AA’的截面图。图6C是沿着跨越图6A的SiPD的BB’的截面图。具体实施方式本技术涉及高速光电电信设备。更具体地，本技术提供具有提高的静电放电损坏阈值的集成光电检测器及其制造方法。仅通过实例，本技术公开一种集成光电检测器以及用于通过将Si光电二极管与制造在相同SOI基板上的Ge光电二极管并联耦接来形成该集成光电检测器的方法，该集成光电检测器具有大约100V的ESD阈值将以用于高速数据通信，但是其他应用也是可行的。在具体实施方式中，本技术提供具有增强静电放电损坏(ESD)保护的集成光电检测器。该集成光电检测器包括输入波导，该输入波导形成在绝缘体上Si(SOI)基板中以用于接收光波。该集成光电检测器另外包括第一光电二极管，该第一光电二极管形成在SOI基板中并且耦接至输入波导。该第一光电二极管与第一p电极和第一n电极相关联。此外，该集成光电检测器包括第二光电二极管，该第二光电二极管形成在SOI基板中并与第二p电极和第二n电极相关联，该第二p电极与第二n电极形成不大于几毫微微法拉的电容。此外，该集成光电检测器包括第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极分别布置在SOI基板上。第一电极/第二电极经由第一金属层/第二金属层而分别连接至第一p电极/第一n电极，并且经由第一金属线/第二金属线连接至第二p电极/第二n电极，其中以从第一电极/第二电极至第一p电极/第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有增强静电放电损坏保护的集成光电检测器，其特征在于，包括：输入波导，所述输入波导形成在绝缘体上Si基板中以用于接收光波；第一光电二极管，所述第一光电二极管形成在所述绝缘体上Si基板中并且耦接至所述输入波导，所述第一光电二极管与第一p电极和第一n电极相关联；第二光电二极管，所述第二光电二极管与第二p电极和第二n电极相关联地形成在所述绝缘体上Si基板中，所述第二p电极与所述第二n电极形成不大于几毫微微法拉的电容；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别布置在所述绝缘体上Si基板上，所述第一电极/所述第二电极经由第一金属层/第二金属层而分别连接至所述第一p电极/所述第一n电极，并且经由第一金属线/第二金属线连接至所述第二p电极/所述第二n电极，其中，以从所述第一电极/所述第二电极至所述第一p电极/所述第一n电极减小的宽度来图案化所述第一金属层/所述第二金属层。

【技术特征摘要】
2016.07.12 US 15/208,5471.一种具有增强静电放电损坏保护的集成光电检测器，其特征在于，包括：输入波导，所述输入波导形成在绝缘体上Si基板中以用于接收光波；第一光电二极管，所述第一光电二极管形成在所述绝缘体上Si基板中并且耦接至所述输入波导，所述第一光电二极管与第一p电极和第一n电极相关联；第二光电二极管，所述第二光电二极管与第二p电极和第二n电极相关联地形成在所述绝缘体上Si基板中，所述第二p电极与所述第二n电极形成不大于几毫微微法拉的电容；第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别布置在所述绝缘体上Si基板上，所述第一电极/所述第二电极经由第一金属层/第二金属层而分别连接至所述第一p电极/所述第一n电极，并且经由第一金属线/第二金属线连接至所述第二p电极/所述第二n电极，其中，以从所述第一电极/所述第二电极至所述第一p电极/所述第一n电极减小的宽度来图案化所述第一金属层/所述第二金属层。2.根据权利要求1所述的集成光电检测器，其特征在于，所述第一光电二极管是被配置为检测以高数据速率调制的光波的锗基光电二极管。3.根据权利要求1所述的集成光电检测器，其特征在于，所述输入波导包括形成在所述绝缘体上Si基板中的硅或锗或氮化硅的材料以用于在其中传输所述光波。4.根据权利要求2所述的集成光电检测器，其特征在于，所述锗基光电二极管包括在所述绝缘体上Si基板内图案化的p型硅基底以及形成为与所述p型硅基底重叠的本征锗块，所述p型硅基底经由第一掩模被部分植入以形成第一p++掺杂区域，并且所述本征锗块经由第二掩模被部分植入以形成第一n++掺杂区域。5.根据权利要求4所述的集成光电检测器，其特征在于，所述第一p电极物理结合在所述第一p++掺杂区域上，并且所述第一n电极物理结合在所述第一n++掺杂区域上。6.根据权利要求1所述的集成光电检测器，其特征在于，所述第二光电二极管是耦接至锗基光电二极管的硅基光电二极管，以提供±100V以上的静电放电损坏阈值。7.根据权利要求6所述的集成光电检测器，其特征在于，所述硅基光电二极管包括与在所述绝缘体上Si基板内图案化的n型硅区域接合的p型硅区域，所述p型硅区域经由第三掩模被部分植入以形成第二p++掺杂区域，并且所述n型硅区域经由第四掩模被...

【专利技术属性】
技术研发人员：林杰，加藤正树，
申请(专利权)人：颖飞公司，
类型：新型
国别省市：美国,US