[發明專利]基于標準CMOS工藝的多晶硅LED/單晶硅PD縱向光互連系統

有效

• 申請號: 201710989423.4
• 申請日: 2017-10-21
• 公開（公告）號: CN107895749B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 毛陸虹;叢佳;謝生;郭維廉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L31/12
• 分類號: H01L31/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于標準CMOS工藝的多晶硅LED/單晶硅PD縱向光互連系統，其特征在于，包括：位于下面的光電探測器和位于上面的PIN-LED結構，其中，所述的光電探測器包括有構成陽極的襯底（1），在所述襯底（1）上端面的中部嵌入有構成陰極的N阱（2），在所述N阱（2）上端面的中部嵌入有中部淺溝道隔離層（5a），在所述N阱（2）的上端面且位于所述中部淺溝道隔離層（5a）的外側嵌入有一圈光電探測器陰極連線端（4），在所述襯底（1）和N阱（2）相鄰處的上端面且位于所述光電探測器陰極連線端（4）的外側嵌入有一圈外側淺溝道隔離層（5b），在所述襯底（1）的上端面且位于所述外側淺溝道隔離層（5b）的外側嵌入有一圈光電探測器陽極連線端（3）；所述光電探測器的上端設置有SiO₂（18），所述PIN-LED結構嵌入在所述的SiO₂（18）內且通過柵氧層（8）設置在所述中部淺溝道隔離層（5a）的上端面上，所述PIN-LED結構包括有并排設置的3對PIN-LED，所述SiO₂（18）內對應所述PIN-LED和光電探測器的各電極分別形成有若干個用于連接外部電源的連線孔，所述SiO₂（18）內嵌入有分別貫穿若干個所述連線孔用于所述的PIN-LED和光電探測器與外部電源相連的連線，所述SiO₂（18）內對應所述PIN-LED結構還嵌入有用于反光的光反射金屬板（19）。

2.根據權利要求1所述的基于標準CMOS工藝的多晶硅LED/單晶硅PD縱向光互連系統，其特征在于，所述的3對PIN-LED的結構相同，每一對都包括有位于中部的共用PIN-LED陰極（12），位于所述共用PIN-LED陰極（12）一側的第一PIN-LED i區（13a），位于所述共用PIN-LED陰極（12）另一側的第二PIN-LED i區（13b），位于所述第一PIN-LED i區（13a）外側的第一PIN-LED陽極（11a），以及位于所述第二PIN-LED i區（13b）外側的第二PIN-LED陽極（11b）。

3.根據權利要求2所述的基于標準CMOS工藝的多晶硅LED/單晶硅PD縱向光互連系統，其特征在于，形成在所述SiO₂（18）內的對應所述PIN-LED的連線孔，包括有：垂直形成在所述第一PIN-LED陽極（11a）上端面的第一PIN-LED陽極連線孔（17a），垂直形成在所述第二PIN-LED陽極（11b）上端面的第二PIN-LED陽極連線孔（17b），以及垂直形成在所述共用PIN-LED陰極（12）上端面的PIN-LED陰極連線孔（15）。

4.根據權利要求1所述的基于標準CMOS工藝的多晶硅LED/單晶硅PD縱向光互連系統，其特征在于，形成在所述SiO₂（18）內的對應所述光電探測器各電極的連線孔包括有：垂直形成在所述光電探測器陰極連線端（4）上端面的一圈光電探測器陰極連線孔（9）和垂直形成在所述光電探測器陽極連線端（3）上端面的一圈光電探測器陽極連線孔（7）。

5.根據權利要求1所述的基于標準CMOS工藝的多晶硅LED/單晶硅PD縱向光互連系統，其特征在于，所述的與外部電源相連的連線，包括有分別嵌入在所述的SiO₂（18）內的：分別貫穿垂直形成在所述光電探測器陽極連線端（3）上端面的光電探測器陽極連線孔（7）用于光電探測器陽極連線端（3）與外部電源相連的光電探測器陽極外接導線（6）；分別貫穿垂直形成在所述光電探測器陰極連線端（4）上端面的光電探測器陰極連線孔（9）用于光電探測器陰極連線端（4）與外部電源相連的光電探測器陰極外接導線（10）；分別貫穿垂直形成在3對PIN-LED的第一PIN-LED陽極（11a）和第二PIN-LED陽極（11b）上端面的第一PIN-LED陽極連線孔（17a）和第二PIN-LED陽極連線孔（17b），用于第一PIN-LED陽極（11a）和第二PIN-LED陽極（11b）與外部電源相連的PIN-LED陽極外接導線（14），以及分別貫穿垂直形成在3對PIN-LED的共用PIN-LED陰極（12）上端面的PIN-LED的陰極連線孔（15），用于共用PIN-LED陰極（12）與外部電源相連的PIN-LED陰極外接導線（16）。