[发明专利]一种肖特基型标准CMOS全差分光电集成接收机

说明书

技术领域

本发明属于光通信系统及光互连领域，涉及一种带肖特基接触的标准CMOS工艺完全 兼容的肖特基型全差分光电集成接收机。

背景技术

在短距离和甚短距离光通信以及光互连等高速光通信场合，采用硅基标准CMOS工艺 来实现单片光电集成接收机已成为不少学者研究的热点问题。但截至目前，尚未见有达 到实用要求的硅基标准CMOS光电集成接收机的报道，这主要是由于硅基高速标准CMOS 光电探测器的低响应度特性导致硅基标准CMOS光电集成接收机的灵敏度受到了限制。

此外，在高速电路中，一般需采用全差分结构以提高电路的稳定性，克服各种共模 噪声干扰，增加灵敏度。但现已报道的标准CMOS光电集成接收机中的前置部分(包含光 电探测器和差分跨阻前置放大器)均未实现全差分特性，其常见结构是只集成有一个光 电探测器，即差分光接收机的两条差分支路中只有一条支路连接有可检测入射光信号的 光电探测器。这种结构的缺点是不仅导致了差分光接收机的两个输入负载的不一致或平 衡，降低了带宽，而且使得差分光接收机的两条差分支路中的一条支路无光生电流信号 输入，降低了灵敏度。

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。本发明提出的肖特基型标准CMOS全差分光电集成接收 机，可用于该差分光接收机的标准CMOS单片集成。

发明内容

为实现标准CMOS差分光接收机的全差分特性，提高光接收机的速度和灵敏度，本发 明提出了一种肖特基型标准CMOS全差分光电集成接收机。

为此，本发明采用如下的技术方案：

一种肖特基型标准CMOS全差分光电集成接收机，包括：

一个肖特基型全差分光检测器，其作用是将输入的光信号转换成一对差分电流信号， 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；

一个全差分跨阻前置放大器，其作用是将由全差分光检测器输出的一对差分电流信 号转换成一对差分电压信号；

一个全差分限幅放大器，其作用是对全差分跨阻前置放大器输出的电压信号进行放 大处理放大到数字处理单元所需要的电压水平；

一个差分转单端的输出缓冲级，与全差分限幅放大器的输出端相连；

所述的肖特基型全差分光检测器包括各占光检测器总受光区域面积一半的第一和第 二肖特基型光电探测器，其中，第一肖特基型光电探测器的两个电极分别与全差分跨阻 前置放大器的一个输入端和电源端相连；第二肖特基型光电探测器的两个电极分别与接 地端和全差分跨阻前置放大器的另一个输入端相连；所述的肖特基型标准CMOS全差分光 电集成接收机与带肖特基接触的标准CMOS工艺兼容，所述的肖特基型全差分光检测器中 的两个肖特基型光电探测器的结构、形状、尺寸和面积均相同，位置对称且以制造工艺 所允许的最小间距紧邻，共同构成一个近似为正方形的受光区域，两者所产生的两个光 生电流的大小相等但方向相反。

本发明采用的肖特基型光电探测器可以是制作在N阱中、利用第一层金属与N阱形 成的肖特基接触构造的插指状第一层金属/N阱肖特基型光电探测器；也可以是制作在深 N阱中、利用第一层金属与深N阱构造的肖特基接触形成的插指状第一层金属/深N阱肖 特基型光电探测器；也可以是制作在N+埋层中、利用第一层金属与N+埋层形成的肖特 基接触构造的插指状第一层金属/N+埋层肖特基型光电探测器；肖特基型光电探测器中， 两组数条等间距的第一层金属/N阱或深N阱或N+埋层肖特基接触区以插指状形式相互 交叉且均匀地位于N阱或深N阱或N+埋层中，两组肖特基接触区的引出电极分别为肖特 基型光电探测器的正极与负极。

本发明利用标准CMOS工艺中所提供的肖特基接触构造出肖特基型标准CMOS光电探 测器以及肖特基型标准CMOS全差分光检测器，进而制造出肖特基型标准CMOS全差分光 电集成接收机。与现有标准CMOS光电集成接收机相比，本发明具有如下突出的优点：

1、本发明的肖特基型标准CMOS全差分光电集成接收机具备全差分特性，不仅提高 了光接收机的稳定性，而且大大提高了现已报道的标准CMOS光电集成接收机的速度和灵 敏度，其性能可达到实用化水平。