[发明专利]用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片

权利要求书

1.用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片，其特征在于采用0.5μm标准BCD工艺制备，所述用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片设有硅基光电探测器和前置放大集成电路；

硅基光电探测器的结构采用叉指状P型重掺杂硅/N-EPI外延层/BN+埋层结构；硅基光电探测器设有P型硅衬底、BN+埋层、BP+埋层、N-EPI外延层、N阱、P阱、P型重掺杂硅、N型重掺杂硅、铝、场氧区、SiO₂绝缘介质层和Si₃N₄表面钝化层；P型硅衬底、BN+埋层、BP+埋层、N-EPI外延层、N阱、P阱、P型重掺杂硅和N型重掺杂硅设于同一硅片上；场氧区为硅片表面生成的氧化硅，铝沉积在硅片表面；由下至上共3层SiO₂绝缘介质层附着在硅衬底上；Si₃N₄表面钝化层附着在SiO₂绝缘介质层上；硅基光电探测器纵向结构自下而上依次是：第一层为低掺杂的P型硅衬底，第二层为BN+埋层和BP+埋层，第三层为N-EPI外延层，第四层为N阱和P阱，第五层为N型重掺杂硅、P型重掺杂硅、场氧区和铝；第六层至第八层为三层SiO₂绝缘介质层，第九层为Si₃N₄表面钝化层；

在所述N-EPI外延层等间距注入11个N-Well区，并以处于中间的第6个N-Well为中心对称分布；每两个相邻的N-Well之间分布着的N-EPI的上表面是P型重掺杂硅，即有10个P型重掺杂硅区域，10个P型重掺杂硅区域连接在一起，呈现叉指状分布；所述BN+埋层作为探测器的阴极，铝与N阱上表面的N型重掺杂形成欧姆接触，有11个N阱，所有N阱上表面的N型重掺杂硅连接在一起，并引出作为硅基光电探测器的阴极，阴极接高电位；N-EPI外延层形成探测器的I层；N-EPI外延层上表面的P型重掺杂硅与其接触的金属铝形成欧姆接触，10个P型重掺杂硅区域作为光电探测器的阳极，阳极作为后续处理电路的输入；N阱外围的P阱形成保护环，保护环用于隔离硅基光电探测器与其他BCD器件；

前置放大集成电路包括互阻前置放大器、单双端转换电路、限幅放大器、输出缓冲电路和直流负反馈电路；互阻前置放大器的信号输入端接所述光电探测器信号输出端，互阻前置放大器的信号输出端接单双端转换电路信号输入端；单双端转换电路信号输出端接限幅放大器信号输入端，限幅放大器信号输出端接输出缓冲电路信号输入端，输出缓冲电路信号输出端接外部电路，直流负反馈电路输入端连接到限幅放大器的输出端，直流负反馈电路的输出端则连接到单双端转换电路的输出端。

2.如权利要求1所述的用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片，其特征在于所述硅基光电探测器的有效光敏面积为200μm×200μm，总横向尺寸为200μm。

3.如权利要求1所述的用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片，其特征在于所述10根叉指的长度均为200μm；每个N阱为等宽度等距离分配，除最外围的两个N阱外，每个N阱两边都是N-EPI外延层，处于N-EPI外延层上表面的P型重掺杂硅距离两边N阱边缘不小于0.8μm；处于N阱内部的，距离N阱边缘不小于0.4μm的上表面为N型重掺杂硅，宽度不小于0.8μm；在两个最外围的N阱的外围是P阱，距离N阱不小于0.8μm的P阱上表面为P型重掺杂硅，宽度不小于0.8μm；BN+埋层与N阱重叠部分不小于3μm，BN+埋层与N阱边缘距离2μm；N-EPI外延层上表面的P型重掺杂硅、N阱上表面的N型重掺杂硅和P阱上表面的P型重掺杂硅之间均由场氧区隔开，宽度不小于1μm；P阱上表面其他部分为场氧区；金属铝附着在各个N型重掺杂硅和P型重掺杂硅上，其中N-EPI外延层上表面的P型重掺杂硅上的金属铝分布在N-EPI外延层周边且靠近场氧区。

4.如权利要求1所述的用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片，其特征在于所述单双端转换电路设有低通滤波器，低通滤波器由电阻与电容构成。

5.如权利要求1所述的用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片，其特征在于所述限幅放大器设有3个级联差分放大电路，每级差分放大电路均采用有源电感做负载的差分放大器。

6.如权利要求1所述的用于塑料光纤通信的硅基单片光电集成接收芯片，其特征在于所述直流负反馈电路由4个电阻和2个电容组成。