[发明专利]半导体装置和光检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能容易地检测高频光的半导体装置，且涉及一种光检测方法。

背景技术

在相关技术中，光检测器(photodetector)通过累积金属氧化物半导体(MOS)晶体管的体(body)中的双光子吸收(two photon absorption，TPA)产生的载流子且检测所累积的量来确定光的存在。在这样的光检测器中，光检测基本通过将器件在三种模式之间切换来实施，该三种模式为数据删除模式、数据捕获模式和数据检测模式(参考Tetsuo Nozawa的“Kyoutainai nishintou hajimeru hikari-densou-ruuta ya keitai-denwaki ga senkou”，NikkeiElectronics，第59-70页和图11，2005年6月6日)。由于该原因，如果待检测的光信号的频率高于器件的三种模式的重复周期，则存在发生数据缺失的高风险。

发明内容

如上所述，相关技术中存在的问题是，当待检测的光信号的频率高于器件的三种模式的重复周期时，例如会发生数据缺失，该三种模式为数据删除模式、数据捕获模式和数据检测模式。

期望获得检测具有比器件的三种模式的重复周期更高的频率的光信号的能力，该三种模式即数据删除模式、数据捕获模式和数据检测模式。

根据本发明一实施例，提供一种半导体装置，其包括：光波导，设置在半导体区域内且在绝缘层上；以及设置在半导体区域中在光波导之上的多个光检测器。所述多个光检测器包括栅绝缘场效应晶体管，且该光检测器以不同时序捕获数据。

因此，该半导体装置配置有多个光检测器，该光检测器以不同时序捕获数据。通过比较光检测器的输出以确定是否存在捕获数据的时序的时间差，可以实施通过光波导传播的光的检测。

根据本发明另一实施例，提供一种光检测方法，其使用一半导体装置进行，该半导体装置包括设置在半导体区域内且在绝缘层之上的光波导、以及设置在该半导体区域内在该光波导上的多个光检测器，该多个光检测器包括栅绝缘场效应晶体管。该方法包括步骤：将每个光检测器在三种模式之间以顺序方式切换，所述三种模式包括数据删除模式、数据捕获模式和数据检测模式；以及通过允许光检测器在数据捕获模式中以不同时序捕获数据且比较光检测器的数据以基于是否存在捕获数据的时序的时间差来检测光，从而检测通过光波导传播的光。

在该光检测方法中，光检测器以不同时序捕获数据，比较光检测器的输出以确定是否存在捕获数据的时序的时间差。基于时序的时间差的确定，实施通过光波导传播的光的检测。因此，具有比器件的前述三种模式的重复周期更高的频率的光信号能有利地被检测，这在相关技术中是不可能的。

因此，与相关技术对照，根据本发明实施例的半导体装置具有这样的能力，即检测具有比器件的前述三种模式的重复周期更高的频率的光信号，由此有利地实现例如光通讯中的高速光传播。

类似地，与相关技术对照，根据本发明实施例的光检测方法允许具有比器件的前述三种模式的重复周期更高的频率光信号的检测，由此有利地实现例如光通讯中的高速光传播。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的半导体装置的示意性透视图；

图2是根据本发明第一实施例的半导体装置的沿光检测器的栅长度方向观察的剖视图；

图3是包括在根据本发明第一实施例的半导体装置中的光波导的剖视图；

图4是时序图，示出根据本发明第一实施例的光检测方法；

图5是另一时序图，示出根据本发明第一实施例的光检测方法；

图6是另一时序图，示出根据本发明第一实施例的光检测方法；

图7是时序图，示出输入到光检测器的端子的电压的波形；

图8是根据本发明第二实施例的半导体装置的示意性透视图；以及

图9是时序图，示出根据本发明第二实施例的光检测方法。

具体实施方式

现在将参照图1、2和3描述根据本发明第一实施例的半导体装置1。图1是半导体装置1的示意性透视图。图2是沿光检测器的栅长度方向观察的剖视图。图3是光波导的剖视图。