[发明专利]反偏型硅发光SOI光电隔离器、其集成电路及制作方法

说明书

本发明公开了一种反偏型硅发光SOI光电隔离器，包括作为衬底硅的第一衬底、作为SiO₂中间层的第一介质层和顶层硅，第一衬底与顶层硅通过智能剥离技术键合；反偏型硅发光SOI光电隔离器包括制作在第一衬底中的硅光探测器、第一介质层以及制作在顶层硅中的硅光源。本发明还公开了上述光电隔离器的制作方法，并进一步公开了上述反偏型硅发光SOI光电隔离器的集成电路及其制作方法。本发明提供了硅光源与硅光探测器轴向排布，面积小、制造成本低，具有较高的光传输效率和集成度；本发明的光电隔离器可以与电路集成在同一个衬底上，硅光源与硅光探测器轴向堆叠，进一步降低了制造成本，具有较高的集成度，适用于光电隔离器的集成技术领域。

技术领域

本发明属于半导体光电技术领域，涉及一种光电隔离器，具体地说是一种反偏型硅发光SOI光电隔离器、其集成电路及制作方法。

背景技术

光电隔离器是一种重要的光电器件，可以从一个电路发送信号到另一个电路，使用光代替导线，利用发光二极管（LED）将电信号转化为光信号再利用光探测器接收光信号并将其转换成电信号。光电隔离器具有抗干扰能力强、可靠性好、电学隔离等优点，广泛应用于逻辑开关、数模转换等电路中。

随着电子信息产业的发展，电子设备终端朝向小型化、集成化发展，这对对光电隔离器也提出了更高的要求，要求它具有更小的体积和更高的集成度。传统的光电隔离器将一个GaAsP材料的LED与一个光探测器封装在一起，采用平面结构或者轴向结构放置两种器件。采用平面结构制造光电隔离器需要使用点胶工艺；使用轴向结构需要对光源与光探测器进行电焊。随着封装尺寸的减小，点胶与点焊工艺更加困难，制造难度增大、制造成本特高。

从成本和电路密度的观点来看，光电隔离器最理想的实现方式是将光电隔离器嵌入到硅芯片中，不仅降低制造成本，同时可以提高电路的集成度。

发明内容

本发明的目的是提供反偏型硅发光SOI光电隔离器，使用SOI（绝缘体上硅）CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺制作而成，不仅提高了光电隔离器的集成度，还可以与电路集成在同一个衬底上从而进一步提高整个电路的集成度，同时降低了制造成本。

本发明的另外一个目的是提供上述反偏型硅发光SOI光电隔离器的制作方法。

本发明的第三个目的是提供包含上述反偏型硅发光SOI光电隔离器的一种集成电路。

本发明还有一个目的是提供上述集成电路的制作方法。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种反偏型硅发光SOI光电隔离器，包括作为衬底硅的第一衬底、作为SiO₂中间层的第一介质层和顶层硅，所述第一衬底与顶层硅通过智能剥离技术键合；

所述光电隔离器包括制作在第一衬底中的硅光探测器、第一介质层以及制作在顶层硅中的硅光源；

所述第一衬底是n^-掺杂/p^-掺杂的硅衬底，第一衬底中注入有第一深p阱以及与第一深p阱相连形成第一岛的第一高深宽比p⁺阱和第二高深宽比p⁺阱，第一岛的上部嵌有第一薄n⁺阱；

硅光探测器阴极从第一高深宽比p⁺阱引出、硅光探测器阳极从第一薄n⁺阱引出。

作为限定：所述顶层硅是p型掺杂的硅膜，在顶层硅中嵌有第一n⁺阱，第一n⁺阱周围做有与第一n⁺阱连通的环形的第一n^-阱，第一n^-阱包围第一n⁺阱且结深大于第一n⁺阱，从第一n⁺阱引出光源正极，