[实用新型]基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器及其集成电路

说明书

本实用新型公开了一种基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器，包括使用集成电路工艺制作在第一衬底上的自下而上轴向排布的硅基TiO₂薄膜光源、第一介质层和硅光探测器。本实用新型还公开了上述基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器的集成电路。本实用新型中基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器的硅光探测器和硅基TiO₂薄膜光源制作在同一个衬底上，器件集成度高、封装尺寸减小、降低了制造难度和成本；本实用新型的基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器，能够与电路集成在同一个衬底上，同时光源与光探测器轴向堆叠，不仅缩短了光的传输距离，还能在提高集成度的同时减少光在传播过程中的损耗，适用于光电耦合器集成技术领域。

技术领域

本实用新型属于半导体光电技术领域，涉及一种光电耦合器，具体地说是一种基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器及其集成电路。

背景技术

光电耦合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。光电耦合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，这对对光电耦合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。传统的光电耦合器将一个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耦合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，光电耦合器最理想的实现方式是将光电耦合器嵌入到硅芯片中，不仅降低制造成本，同时可以提高电路的集成度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器，将LED光源与光探测器制作在同一个衬底上，不仅提高了光电耦合器的集成度，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。

本实用新型的另外一个目的是提供包含上述基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器的一种集成电路。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种基于异质结薄膜光源的全集成光电耦合器，包括制作在第一衬底上的自下而上轴向排布的硅基TiO₂薄膜光源、第一介质层和硅光探测器；

所述第一衬底中注入有第一深P阱以及与第一深P阱相连的第一高深宽比P阱和第二高深宽比P阱，第一深P阱、第一高深宽比P阱和第二高深宽比P阱相连形成第一岛，第一岛的上部嵌有第一薄P⁺阱；

第一衬底的上表面生长覆盖有第一SiO₂层，在第一薄P⁺阱上方的第一SiO₂层中嵌有与第一SiO₂层厚度相等的TiO₂薄膜层，TiO₂薄膜层的宽度小于第一薄P+阱的宽度，TiO₂薄膜层上淀积有与其自身宽度相同的第一ITO薄膜层；

光源正极从第一薄P⁺阱引出，光源负极从第一ITO薄膜层引出；

所述第一衬底是n型硅衬底。

作为限定：所述第一介质层采用SiO₂材料，第一介质层的宽度小于第一ITO薄膜层的宽度。