静电放电防护结构制造技术

提供了用于基于光子平台的光电二极管系统的静电放电防护结构。具体地，本申请提供了光电二极管组件，该光电二极管组件包括：光电二极管(如Si或SiGe光电二极管)；波导(212)(如硅波导)；以及防护结构，其中，该防护结构包括二极管，该防护结构围绕Si或SiGe光电二极管的全部周围或基本上全部周围延伸并且允许来自硅波导(212)的光传播到Si或SiGe光电二极管中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】静电放电防护结构相关申请的交叉引用本申请要求于2016年5月2日提交的美国临时专利申请No.62/330,569以及于2016年9月19日提交的美国专利申请No.15/269,331的优先权的权益，这两个申请标题都为“ElectrostaticDischargeGuardStructure”并且通过引用将其全部内容并入本文中。
本申请属于光子学领域。更具体地，本申请涉及光电二极管及其制造方法和用途。
技术介绍
光电二极管(Photodiode，PD)是能够将光转换为电流或电压的半导体光电探测器。最常用的光电探测器是正型-负型(p-n)光电二极管、正型-本征型-负型(p-i-n)光电二极管和雪崩光电二极管。在p-nPD的p-n结处或在p-i-n光电二极管的本征区或i区处吸收的光子生成一对电流载流子——价带中的空穴和导带中的电子，上述一对载流子朝向相应的p掺杂区域和n掺杂区域漂移。入射光生成光电流，其中电压输出单调地依赖于入射光的量。雪崩光电二极管在其最简单的形式下是施加有非常高的反向偏置电压的p-i-n二极管。更高级的雪崩光电二极管包括被称为倍增层的附加层，在倍增层中，电流载流子通过被称为碰撞电离的过程而倍增。由于其简单性、紧凑性和易于操作，PD已经广泛用于消费电子设备例如光盘播放器、烟雾探测器以及DVD播放器和电视机中的用于遥控的接收器。PD经常用于科学和工业以及各种医疗应用中的光功率的精确测量。在光通信系统中，PD用于将光信号转换为电信号。来自相邻物体(如人体)的静电放电(Electrostaticdischarge，ESD)是电子集成电路(electronicintegratedcircuit，IC)和光电子器件故障的主要原因。对于IC和非硅基光电子部件，ESD已经被充分地研究和标准化。具体地，已经报道了诸如激光二极管、发光二极管和InGaAs光电二极管的非硅光电子部件的ESD灵敏度。为了保护光电二极管免受ESD影响，电子制造商控制空气湿度，提供接地的地面和台面，并且引入特殊的封装过程和材料。这些措施实施起来很昂贵，而且并非完全有效，有时难以检测到残留的ESD损害。此外，如果不采取类似的预防措施，则ESD可能在客户现场处损坏PD。对于基于光学平台的系统例如具有共封装(非单片)驱动电路的硅光子(siliconphotonics，SiPh)，先前的公开指出应该包括ESD保护。然而，迄今为止，这些公开没有提供如何实现针对SiPh的ESD保护的指导；此外，这些公开没有公开或建议包括ESD保护的任何光子元件的设计或制造。因此，需要针对SiPh系统的ESD保护。上述信息被提供以用于形成申请人认为可能与本专利技术相关的已知信息的目的。没有任何承认必然意在，也不应当被解释为：任何上述信息都构成本专利技术的现有技术。
技术实现思路
本申请的目的是为硅光电二极管系统提供静电放电保护。根据本申请的一个方面，提供了一种光电二极管组件，该光电二极管组件包括：光电二极管；与该光电二极管通信的波导(如硅波导)；以及防护结构，其中，该防护结构围绕光电二极管的基本上全部周围延伸并且包括二极管，其中，当防护结构与波导共面时，防护结构包括以下中至少之一：间隙；以及在能够由光电二极管检测到的光的波长处基本上光学透明的结构，以及其中，当防护结构与波导不共面时，适用以下中至少之一：防护结构设置在与波导的平面平行的平面中，并且与波导充分隔开，使得防护结构基本上不吸收在能够由光电二极管检测到的光的波长处的光；防护结构包括间隙；以及防护结构包括在能够由光电二极管检测到的光的波长处基本上光学透明的结构。在一些实施方式中，光电二极管是垂直PIN二极管。在其他实施方式中，光电二极管是PN横向结二极管。在一些实施方式中，上述光电二极管组件的光电二极管由Si、SiGe、III-V族材料或其任意组合构成。在一些实施方式中，上述光电二极管组件的防护结构包括PIN或PN横向结二极管、P+/N阱(或N+/P-阱)垂直结、齐纳二极管或其组合。例如在防护环包括设置成与波导至光电二极管中的入口对应的一个或两个孔的情况下，防护结构可选地是连续的防护环或不连续的防护环。在一些实施方式中，防护结构由Si、Ge、SiGe、III-V族材料或其任意组合构成。附图说明为了更好地理解如本文中描述的申请以及本申请的其他方面及另外的特征，参考以下结合附图使用的描述，其中：图1示意性地描绘了包括两个监测光电二极管的集成硅光子开关单元；图2描绘了包括ESD防护结构的垂直PIN光电二极管的一个实施方式，该ESD防护结构是具有一个或两个孔的横向PIN二极管防护环，其中，图2A是垂直PINPD的横截面图；图2B是PINPD的一个实施方式和防护环的电连接图；图2C是PINPD的另一个实施方式与包括保护二极管的组合的防护环的电连接图；图2D是单向的PINPD的俯视图；图2E是双向的PINPD的俯视图；图3描绘了如图2所示的结合在垂直PIN光电二极管中的层；图4描绘了垂直PIN光电二极管的一个实施方式，该垂直PIN光电二极管包括作为具有一个或两个孔的横向PN结二极管防护环的ESD防护结构，其中，图4A是具有横向防护环二极管的垂直PINPD的横截面图；图4B是与保护二极管并联连接的PD的电连接图；图4C是单向的PINPD的俯视图；图4D是双向的PINPD的俯视图；图5描绘了包括作为SOI栅控二极管的ESD防护结构的垂直PIN光电二极管的一个实施方式，其中，图5A是垂直PINPD的横截面图；图5B是垂直PINPD与SOI栅控二极管防护结构的电连接图；图5C是单向PINPD的俯视图；图5D是双向PINPD的俯视图；图6描绘了包括作为双阱场效应二极管的ESD防护结构的垂直PIN光电二极管的一个实施方式，其中，图6A是垂直PINPD的横截面图；图6B是垂直PINPD与双阱场效应二极管防护结构的电连接图；图6C是单向PINPD的俯视图；图6D是双向PINPD的俯视图；图7描绘了垂直PIN光电二极管的一个实施方式，该垂直PIN光电二极管包括作为“BOX下”基板二极管的ESD防护结构，其中，图7A是垂直PINPD的横截面图；图7B是垂直PINPD的电连接图；图7C是单向PINPD的俯视图；图7D是双向PINPD的俯视图。具体实施方式除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与如本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。如说明书和权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数指代。如本文中使用的术语“包括”将被理解为意味着下面的列表是非穷尽的，并且适当时可以包括或可以不包括任何其他附加的合适项，例如一个或更多个其他特征、部件和/或成分。术语“ESD”在本文中用于指代静电放电。术语“PD”在本文中用于指代光电二极管或光电检测器，这两个术语可以交换使用。本文中使用术语“GS”来指代用于提供针对ESD的保护的防护结构，例如防护环或防护元件的组合。在本文中使用术语“SiPh”来指代硅光子。在本文中使用术语“SOI”来指代绝缘体上硅技术。在本文中使用术语“BOX”来指代埋置氧化物层。尽管下面提供的附图和描述尤其在相对位置方面描绘和描述了具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电二极管组件，包括：光电二极管；波导，所述波导与所述光电二极管通信；以及防护结构，所述防护结构围绕所述光电二极管的基本上全部周围延伸并且包括二极管，其中，当所述防护结构与所述波导共面时，所述防护结构包括以下中至少之一：间隙；在由所述光电二极管检测到的光的波长处基本上光学透明的结构；其中，当所述防护结构与所述波导不共面时，适用以下中至少之一：所述防护结构设置在与所述波导的平面平行的平面中，并且与所述波导充分隔开，使得所述防护结构基本上不吸收在由所述光电二极管检测到的光的波长处的光；所述防护结构包括间隙；以及所述防护结构包括在由所述光电二极管检测到的光的波长处基本上光学透明的结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.02 US 62/330,569;2016.09.19 US 15/269,3311.一种光电二极管组件，包括：光电二极管；波导，所述波导与所述光电二极管通信；以及防护结构，所述防护结构围绕所述光电二极管的基本上全部周围延伸并且包括二极管，其中，当所述防护结构与所述波导共面时，所述防护结构包括以下中至少之一：间隙；在由所述光电二极管检测到的光的波长处基本上光学透明的结构；其中，当所述防护结构与所述波导不共面时，适用以下中至少之一：所述防护结构设置在与所述波导的平面平行的平面中，并且与所述波导充分隔开，使得所述防护结构基本上不吸收在由所述光电二极管检测到的光的波长处的光；所述防护结构包括间隙；以及所述防护结构包括在由所述光电二极管检测到的光的波长处基本上光学透明的结构。2.根据权利要求1所述的光电二极管组件，其中，所述光电二极管被配置为垂直PIN二极管。3.根据权利要求1所述的光电二极管组件，其中，所述光电二极管被配置为PN横向结二极管。4.根据权利要求1所述的光电二极管组件，其中，所述光电二极管包括Si、SiGe、III-V族材料或其组合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电二极管组件，其中，所述防护结构包括PIN或PN横向结二极管、P+/N阱(或...

【专利技术属性】
技术研发人员：德瑞坦·瑟娄，多米尼克·约翰·古德威尔，艾瑞克·伯尼尔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44