[发明专利]具光检测电路的光电集成电路及其制造方法

说明书

本发明是一种光电集成电路，尤其是指一种结合光检测电路的集成电路，藉由光检电路可直接将输入的光讯号转换为电子讯号，该电子讯号即可被集成电路接受而处理，实现该集成电路所提供的功效；由于光检测电路和集成电路结合，可使制造成本大幅下降，而且适当调整采用的光检测电路材质可使得光电集成电路的使用范围(波长范围)大为增加。

近年来光纤通讯日益发达，光纤网路系统的架设亦为日后必备的通讯架构，其主要原因是使用光讯号通讯，其光讯号本身具备有快速、正确、传输频道广……等优点，所以，光电集成电路的需求也日益增高，而在通讯中，负责接收光讯号的光检测器大致可分为二类：

一．复合物半导体光检器(compound semi conductor photo detector)

二．硅光检测器(silicon photo detector)

其中，复合物半导体光检测器在学术界及各研发单位多年努力下已有不错成效，然而其制造成本相对于硅光检测器仍然十分昂贵，而且，其与硅集成电路结合制造时，二者的制造方法无法相容，因此无法在相同的制造方法内，同时一并生产制造，使得制造的成本提高，系统应用也因此受限制。

而硅光检测器(si1icon photo detector)大致可分为3类：

A)APD(avalanche photo diode)

B)Pin photo diode

C)metal-semiconductor photo diode

请参见图1所示，“si-APD”常用于短矩离光通信，其优点是响应时间快，受光面积也小，但是造价高、杂讯大；其次，请参见图2所示，“Pinphoto diode”常用于遥控、存储读取、传真光通信，其造价较便宜，但是所需受光面积大，再者，请参见图3所示，“metal-semiconductor photo diode”则常用于紫外光及可见光检测，其最大缺点是金属要薄、透光率要佳。

故，不管是那一种光检测器其检测波长都有一定范围的限制，而整合成“Si-OEIC”(即光电集成电路)也颇为复杂和困难，请参看图4及图5所示，其为Motohiki Yamamoto等人提出的的结构，并且已发表于“IEEE Transactionson Electron Device Vol42,No.1,pp.58-63,1995”，由图可推知其制造方法相当复杂，造价自然随之提高。

针对现有技术的缺点，本发明的目的是修正近年来在“Metal-Semicond-Metal photo diode”的研究成果，特将其应用在光电集成电路，达到整合“OEIC”，一方面可降低生产成本，另一方面，利用“MSM photo detector”中，检光材质的选择，可做成适当波长的光电集成电路为其主要特点。

本发明一种具光检测电路和的光电集成电路，其特征在于是结合光检测电路于集成电路的光电集成电路，其光检测电路为半导体元件的光电二极管，其至少包括：第一层金属，用以作为该光检测电路之一电极；检光半导体薄膜，沉积于第一层金属，用以侦测光讯号；第二层金属，用以作为该光检测电路的另一电极，并与第一层金属相对；其光检测电路的第一金属与第二金属二个电极，在同一金属平面及同一金属制造方法制成。第二层金属可为指状、多角形、圆形；第二层金属为一般集成是路制造方法所用的金属；第二层金属为透光性金属。检光半导体薄膜为非晶硅(a-si)、或者非晶、或者硅化、或者碳化硅、或者砷化、或者磷化受光性半导体元件。集成电路是双极性电晶体制造方法、或是接面场效由晶体制造方法、或者金氧半场效电晶体制造方法所制。光检测电路的第一层金属与第二层金属二个电极，可同一金属制造方法制成。本发明一种具光检测电路的光电集成电路制造方法，其初始的步骤与一般IC制造方法相同，其特征在于做到第一层金属之后，必须接着光检测电路制造方法，先沉积检光半导体薄膜，再经由一般IC制造方法技术印刻、蚀刻步骤，之后再沉积第二层金属，便可接回一般IC制造方法步骤。后续制造方法覆盖在光检测电路的薄膜必须是高透光度材质，才不致影响光检测电路的动作。本发明一种具光检测电路的光电集成电路制造方法，其初始的步骤与一般IC制造方法相同，特征在于其必须先预留光检测电路的位置，当进行到金属层前的接触窗制造方法时，沉积检光半导体材，形成检光半导体薄膜，再经印刻、蚀刻等制造方法技术后，形成光检测电路之后，再沉积金属层，此金属层为一般IC用金属。金属层可使用高透光性金属。上述在进行到金属层时，可先沉积检光半导体薄膜，再做接触窗制造方法。