[发明专利]静电放电防护结构

说明书

提供了用于基于光子平台的光电二极管系统的静电放电防护结构。具体地，本申请提供了光电二极管组件，该光电二极管组件包括：光电二极管(如Si或SiGe光电二极管)；波导(212)(如硅波导)；以及防护结构，其中，该防护结构包括二极管，该防护结构围绕Si或SiGe光电二极管的全部周围或基本上全部周围延伸并且允许来自硅波导(212)的光传播到Si或SiGe光电二极管中。

相关申请的交叉引用

本申请是国际申请日为2016年10月27日，申请号为“201680078090.3”的中国申请的分案申请，其中，在先的中国申请通过引用结合在本分案申请中。

技术领域

本申请属于光子学领域。更具体地，本申请涉及光电二极管及其制造方法和用途。

背景技术

光电二极管（Photodiode，PD）是能够将光转换为电流或电压的半导体光电探测器。最常用的光电探测器是正型-负型（p-n）光电二极管、正型-本征型-负型（p-i-n）光电二极管和雪崩光电二极管。

在p-n PD的p-n结处或在p-i-n光电二极管的本征区或i区处吸收的光子生成一对电流载流子——价带中的空穴和导带中的电子，上述一对载流子朝向相应的p掺杂区域和n掺杂区域漂移。入射光生成光电流，其中电压输出单调地依赖于入射光的量。雪崩光电二极管在其最简单的形式下是施加有非常高的反向偏置电压的p-i-n二极管。更高级的雪崩光电二极管包括被称为倍增层的附加层，在倍增层中，电流载流子通过被称为碰撞电离的过程而倍增。

由于其简单性、紧凑性和易于操作，PD已经广泛用于消费电子设备例如光盘播放器、烟雾探测器以及DVD播放器和电视机中的用于遥控的接收器。PD经常用于科学和工业以及各种医疗应用中的光功率的精确测量。在光通信系统中，PD用于将光信号转换为电信号。

来自相邻物体（如人体）的静电放电（Electrostatic discharge，ESD）是电子集成电路（electronic integrated circuit，IC）和光电子器件故障的主要原因。对于IC和非硅基光电子部件，ESD已经被充分地研究和标准化。具体地，已经报道了诸如激光二极管、发光二极管和InGaAs光电二极管的非硅光电子部件的ESD灵敏度。

为了保护光电二极管免受ESD影响，电子制造商控制空气湿度，提供接地的地面和台面，并且引入特殊的封装过程和材料。这些措施实施起来很昂贵，而且并非完全有效，有时难以检测到残留的ESD损害。此外，如果不采取类似的预防措施，则ESD可能在客户现场处损坏PD。

对于基于光学平台的系统例如具有共封装（非单片）驱动电路的硅光子（siliconphotonics，SiPh），先前的公开指出应该包括ESD保护。然而，迄今为止，这些公开没有提供如何实现针对SiPh的ESD保护的指导；此外，这些公开没有公开或建议包括ESD保护的任何光子元件的设计或制造。

因此，需要针对SiPh系统的ESD保护。

上述信息被提供以用于形成申请人认为可能与本发明相关的已知信息的目的。没有任何承认必然意在，也不应当被解释为：任何上述信息都构成本发明的现有技术。

发明内容

本申请的目的是为硅光电二极管系统提供静电放电保护。

根据本申请的一个方面，提供了一种光电二极管组件，该光电二极管组件包括：光电二极管；与该光电二极管通信的波导（如硅波导）；以及防护结构，其中，该防护结构围绕光电二极管的基本上全部周围延伸并且包括二极管，其中，当防护结构与波导共面时，防护结构包括以下中至少之一：

间隙；以及

在能够由光电二极管检测到的光的波长处基本上光学透明的结构，以及

其中，当防护结构与波导不共面时，适用以下中至少之一：