[發明專利]光耦合器電路

無效

• 申請號: 201210032836.0
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102646677A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 杜桑·戈盧保維克;格哈德·庫普斯;托尼·范胡克;羅布·范達倫
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L21/82;G02B6/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明的多個方面涉及到電子電路，更具體地涉及到單片集成光耦合器電路。

背景技術

為了多種目的各種電路器件使用隔離。電路隔離的一種示例類型是電流隔離(galvanic?isolation)，其允許在電路的兩部分或兩個電路之間進行信息交換，而在它們之間沒有實際的電荷載流子(charge?carrier)流動。電流隔離已經使用在多種電路中,包括具有在明顯不同的電壓下工作的不同部分的電路，從而可以保護較低電壓部分，避免不期望的接地回路偏置，并取得其他期望的特性。

電流隔離電路的一種類型是光耦合器電路或芯片。通常，光耦合器具有由透明電介質層隔開的發光光電二極管和光檢測器。為了實現采用這種方法的電流隔離，經常將光耦合器電路與封裝中其他芯片組合封裝中。但是，由于種種原因，這種方法可能不適合許多應用。例如，由于信號必須穿過路徑，這種布置可能易于遭受不期望的信號延遲。此外，這種器件可能比較復雜，并且經由光耦合器接口連接發送器和接收器會帶來關聯的附加復雜度/成本。

因此，要實現要求電氣和/或電流隔離的電路仍然具有挑戰性。

發明內容

多個示例實施例涉及到用于多種應用和解決多種問題(包括上述討論的那些)的光耦合器電路。

根據示例性實施例，一種光耦合器電路包括：絕緣體上硅基底，具有在埋入絕緣體層上的硅層；以及位于硅層中的第一和第二電路，分別在彼此相差至少一個數量級的電壓下工作。絕緣體位于硅層的一部分中并與所述埋入絕緣體層一起將第一電路與第二電路在電流上隔離開(galvanically?isolation)。光耦合器包括在硅層中的發送器和接收器電路。發送器電路電連接到第一和第二電路中的一個，并基于從所述第一和第二電路中的一個接收到的電信號傳送光信號。接收器電路電連接到第一和第二電路中的另一個，接收從所述發送器電路通信的光信號，并基于所接收的光信號將電信號通信到所述第一和第二電路的另一個。

本發明的另一個示例性實施例涉及到一種光耦合器電路，包括：絕緣體上硅基底，具有在埋入絕緣體層上的硅層；硅基(silicon-based)發光二極管(LED)；和硅基光檢測器。LED具有在硅層中的硅p-n結并連接到硅層中的第一電路，所述硅p-n結配置為工作在正向偏置狀態中。硅基光檢測器也位于硅層中并連接到該硅層中的第二電路。硅局部氧化(LOCOS)隔離材料包括硅層的氧化部分，并配置為與所述埋入絕緣體層一起將所述第一電路與所述第二電路電流隔離，以防止電荷載流子在第一和第二電路之間遷移。波導光耦合所述LED和光檢測器以將光信號從LED傳遞至光檢測器，促進電流隔離的第一和第二電路之間的通信。

本發明的另一示例性實施例涉及到一種在絕緣體上硅(SOI)基底上制造光耦合器件的方法，該絕緣體上硅(SOI)基底具有在埋入絕緣體層上的硅層。硅基發光二極管(LED)具有在硅層中的硅p-n結并連接到硅層中的第一電路，所述硅p-n結配置為工作在正向偏置狀態中。硅基光檢測器也形成在硅層中并連接到該硅層中的第二電路。利用硅局部氧化(LOCOS)工藝來氧化硅層的一部分以形成LOCOS隔離材料，該LOCOS隔離材料與所述埋入絕緣體層一起將所述第一電路與第二電路電流隔離，以防止電荷載流子在所述第一和第二電路之間遷移。波導形成為光耦合所述LED和光檢測器以將光信號從LED傳遞至光檢測器，促進電流隔離的第一和第二電路之間的通信。

附圖說明

上述討論不試圖描述本發明的各個實施例或每種實施方式。附圖和下文的描述也用于示例性說明多個實施例。

通過閱讀下文的詳細描述以及參照附圖，可以更完整的理解本發明的多個示例性實施例，在附圖中：

圖1顯示了根據本發明示例性實施例的具有發光二極管(LED)和光檢測器的光耦合器；

圖2顯示了根據本發明另一示例性實施例的處于第一制造階段的光耦合器，其具有SOI晶片和覆蓋有硬掩模的氧化埋層(buried?oxide，BOX)；

圖3顯示了根據本發明另一示例性實施例的處于另一制造階段的光耦合器，其包括用于定義要暴露于LOCOS(硅局部氧化)氧化的SOI區域的光刻步驟；

圖4顯示了根據本發明另一示例性實施例的處于另一制造階段的光耦合器，其中通過干法刻蝕要氧化的區域來去除硬掩模；

圖5顯示了根據本發明另一示例性實施例的處于另一制造階段的光耦合器，其中利用LOCOS工藝在SOI晶片上局部生長熱氧化物以與下面的BOX合并；