专利名称：光耦合器电路的制作方法
技术领域：
本发明的多个方面涉及到电子电路，更具体地涉及到单片集成光耦合器电路。
背景技术：
为了多种目的各种电路器件使用隔 离。电路隔离的一种示例类型是电流隔离(galvanic isolation)，其允许在电路的两部分或两个电路之间进行信息交换，而在它们之间没有实际的电荷载流子(charge carrier)流动。电流隔离已经使用在多种电路中，包括具有在明显不同的电压下工作的不同部分的电路，从而可以保护较低电压部分，避免不期望的接地回路偏置，并取得其他期望的特性。电流隔离电路的一种类型是光耦合器电路或芯片。通常，光耦合器具有由透明电介质层隔开的发光光电二极管和光检测器。为了实现采用这种方法的电流隔离，经常将光耦合器电路与封装中其他芯片组合封装中。但是，由于种种原因，这种方法可能不适合许多应用。例如，由于信号必须穿过路径，这种布置可能易于遭受不期望的信号延迟。此外，这种器件可能比较复杂，并且经由光耦合器接口连接发送器和接收器会带来关联的附加复杂度/成本。因此，要实现要求电气和/或电流隔离的电路仍然具有挑战性。
发明内容
多个示例实施例涉及到用于多种应用和解决多种问题(包括上述讨论的那些)的光率禹合器电路。根据示例性实施例，一种光耦合器电路包括绝缘体上硅基底，具有在埋入绝缘体层上的硅层；以及位于硅层中的第一和第二电路，分别在彼此相差至少一个数量级的电压下工作。绝缘体位于硅层的一部分中并与所述埋入绝缘体层一起将第一电路与第二电路在电流上隔离开(galvanically isolation)。光稱合器包括在娃层中的发送器和接收器电路。发送器电路电连接到第一和第二电路中的一个，并基于从所述第一和第二电路中的一个接收到的电信号传送光信号。接收器电路电连接到第一和第二电路中的另一个，接收从所述发送器电路通信的光信号，并基于所接收的光信号将电信号通信到所述第一和第二电路的另一个。本发明的另一个示例性实施例涉及到一种光耦合器电路，包括绝缘体上硅基底，具有在埋入绝缘体层上的硅层；硅基(silicon-based)发光二极管(LED);和硅基光检测器。LED具有在娃层中的娃p-n结并连接到娃层中的第一电路,所述娃p-n结配置为工作在正向偏置状态中。硅基光检测器也位于硅层中并连接到该硅层中的第二电路。硅局部氧化(L0C0S)隔离材料包括硅层的氧化部分，并配置为与所述埋入绝缘体层一起将所述第一电路与所述第二电路电流隔离，以防止电荷载流子在第一和第二电路之间迁移。波导光耦合所述LED和光检测器以将光信号从LED传递至光检测器，促进电流隔离的第一和第二电路之间的通{目。
本发明的另一 示例性实施例涉及到一种在绝缘体上硅(SOI)基底上制造光耦合器件的方法，该绝缘体上硅(SOI)基底具有在埋入绝缘体层上的硅层。硅基发光二极管(LED)具有在硅层中的硅p-n结并连接到硅层中的第一电路，所述硅p-n结配置为工作在正向偏置状态中。硅基光检测器也形成在硅层中并连接到该硅层中的第二电路。利用硅局部氧化(LOCOS)工艺来氧化硅层的一部分以形成LOCOS隔离材料，该LOCOS隔离材料与所述埋入绝缘体层一起将所述第一电路与第二电路电流隔离，以防止电荷载流子在所述第一和第二电路之间迁移。波导形成为光耦合所述LED和光检测器以将光信号从LED传递至光检测器，促进电流隔离的第一和第二电路之间的通信。
上述讨论不试图描述本发明的各个实施例或每种实施方式。附图和下文的描述也用于示例性说明多个实施例。通过阅读下文的详细描述以及参照附图，可以更完整的理解本发明的多个示例性实施例，在附图中图I显示了根据本发明示例性实施例的具有发光二极管(LED)和光检测器的光耦合器；图2显示了根据本发明另一示例性实施例的处于第一制造阶段的光耦合器，其具有SOI晶片和覆盖有硬掩模的氧化埋层(buried oxide, BOX)；图3显示了根据本发明另一示例性实施例的处于另一制造阶段的光耦合器，其包括用于定义要暴露于LOCOS (硅局部氧化)氧化的SOI区域的光刻步骤；图4显示了根据本发明另一示例性实施例的处于另一制造阶段的光耦合器，其中通过干法刻蚀要氧化的区域来去除硬掩模；图5显示了根据本发明另一示例性实施例的处于另一制造阶段的光耦合器，其中利用LOCOS工艺在SOI晶片上局部生长热氧化物以与下面的BOX合并；图6显示了根据本发明另一示例性实施例的光耦合器件的俯视图；以及图7显示了根据本发明另一示例性实施例的光耦合器件的另一俯视图。
具体实施例方式尽管本发明可以有多种修改和可选形式，可以通过附图中的示例显示其细节并进行详细描述。但是，应该理解，这些描述的目的不是将本发明限制于所描述的具体实施例。相反，这些描述的目的是覆盖落入本发明范围(包括权利要求中限定各方面)内的所有修改、等价物以及替换。此外，本文中各处使用的术语“示例”是用于示例性说明，而不是构成限制。本发明可以适用于包含有光耦合器的多种不同类型的电路、器件以及装置。虽然本发明不必须限制于本说明书，可以通过多个相关的示例来认识本发明的多个方面。根据示例性实施例，可以将光耦合器集成到单个集成电路芯片上，以用于芯片内被电气隔离的电路之间进行光通信。光耦合器包括彼此进行光通信的光发送器和光接收器，二者各自与电气隔离的电路中不同方进行通信。这种光通信促进了在电气隔离的电路之间的通信。
另一个示例性实施例涉及到光耦合器电路，其中发送器和接收器(或收发机)连接到集成电路芯片中被电气隔离的电路。这种光耦合器电路促进了在隔离电路之间进行光通信，同时在隔离电路之间保持电气隔离。上述发送器和接收器分别连接到芯片中的电路，与其连接的电路进行通信，还与其他接收器、发送器或收发机进行信号发送和/或接收的通信。光耦合器和/或芯片的其他部分基于传送的电信号产生光信号，并基于接收的光信号产生电信号。因此，彼此电气隔离的集成电路部分可以通过光通信路径彼此进行通信，同时保持电气隔离。此外，各个电路部分和光发送器/接收器/收发机可以在共同的芯片上制造(例如同时形成一个或多个部件)，这对于多种实施方式来说是有利的，例如方便了组合制造步骤，减少费用或简化产品。另一示例性实施例涉及到制造光耦合器件的方法。在半导体芯片的不同部分形成分立的电路。光耦合器发送器连接到这些电路中的一个，光耦合器接收器连接到集成的电 路中的另一个。形成电气隔离材料以电气隔离这些分立电路，并且还电气绝缘光耦合器发送器和接收器。可选的，形成光导管或媒介以便于光学耦合发送器和接收器。本文中讨论的多个实施例可以采用多种方式应用于实施。在有些实施例中，光耦合器件形成在绝缘体上硅(SOI)晶片的硅层中。氧化埋层(SOI晶片的绝缘体部分)形成为具有适合于提供本文所讨论的电气隔离的厚度。例如，大约Iym的氧化物厚度可以用于提供针对500V工作的片上隔离，大约4μπι的氧化物厚度可以用于提供针对2000V工作的片上隔离。在其他实施例中，可以采用A-B⑶(高级双极CM0S-DM0S，AdvancedBipolar-CMOS-DMOS)或EZ-HV晶片(以及商用高电压绝缘体上硅(HV-SOI)集成电路的制造工艺))来实现本文所讨论的光耦合器，这些晶片可以从荷兰恩和芬的NXP半导体公司获得。可以实施这些方案，例如通过将可以处理经整流交流(AC)线路电源电压的高压电路和低压CMOS逻辑合并来提供片上智能。在有些实施方式中，SOI晶片的硅层具有可以减轻雪崩击穿的厚度。例如，通过将厚度限制到一微米或几微米，可以禁止硅层中的电荷载流子加速到发生雪崩击穿这一能力。利用这种方法，连同集成的光耦合器和硅层中的电路隔离，并通过下面的埋入绝缘体，工作在高压下的电路可以与工作在较低电压下的电路集成并隔离开来。在多个示例性实施例中，例如本文描述的光耦合器电路包含有绝缘材料，其用于电流隔离利用绝缘体上硅(SOI)晶片制造的集成电路(例如工作在高达2000V的电压范围上)。SOI器件可以实施在交通工具类型的通信系统中，例如作为独立收发机的局域互联网(LIN)或控制器区域网(CAN)，以及LIN/CAN系统基础芯片(例如，通信数据速率不超过20_30Mbps)。与多个示例性实施例相符，本文所讨论的绝缘体配置为通过防止电荷载流子在电路之间迁移，对电路进行电流隔离。在许多实施例中，每个被电流隔离的电路的接地处于不同的电势。各个被隔离的电路可以工作在彼此不同的数量级的电势下。可以利用多种方法中的一个或多个来实现芯片中通过光耦合器可通信地耦合的各分立部分之间的电气隔离(例如电流隔离)。在有些实施方式中，LOCOS(硅局部氧化)隔离与氧化埋层一起用于实现各个电路部分的完全电介质隔离。LOCOS的宽度、厚度及其他特性设置为适合于具体应用。在有些实施方式中，LOCOS的宽度设置为大约4μπι宽，以适用于2000V电压的应用(例如，与上面提到的SOI结构中的氧化埋层的例示厚度相符)。在一些实施方式中，当用于形成金属化的工序后端(back-end-of-line)隔离层用来获得足够的电介质隔离时，由SOI的选定厚度来确定LOCOS的厚度tu。与本文所讨论的光耦合器结合使用的通信电路可以包括多种组件中的一个或多个。在有些实施例，采用平面硅基制造技术来实现光电二极管、光检测器和光波导，以分别形成用于光耦合器的发送器、接收器和光链路。作为其他的示例，可以使用诸如激光器、发光二极管(LED)或其他光产生电路作为发送器。类似地，光接收器可以采用例如光电倍增管、光电晶体管或雪崩光电二极管之类的电路来检测光。还有多个实施例涉及到硅基发光二极管和光检测器发送器/接收器组合。光链路(例如光纤缆线、波导)或媒介(例如空气或其他流体)可以用作光波导。在有些实施例中，本文所讨论的光接收器包括利用CMOS工艺中的注入而实施的p-i-n光检测器。例如,可以采用例如在CMOS图像传感器中等使用的n+/n讲/p基底或p+/η阱/p基底来实现光电二极管。也可以使用在其他标准CMOS工艺中采用的注入层。硅基LED在多个实施例中用作光发送器，其中光耦合器电路配置为向LED中的硅p-n结施加压力(stress)以修正带隙,从而促进在正向偏置(forward-biased)工作模式中高效地产生光。在有些实施方式中，可以通过使用氮化硅的等离子体增强化学气相淀积，或者通过在LED的p-n结的一侧故意诱导位错环(dislocation loops)来实现这种压力。这种方法可以用于减缓与间接带隙有关二极管以及高度自由载流子吸收相关的效率问题。在有些实施方式中，用于光链接本文所讨论的光耦合器的发送器和接收器部分的波导包括氮化硅材料，其具有相对较高的折射率(例如nSiN 2)以促进实现完全(或近似完全)内部反射。从发送器(例如LED)传输到波导中的光可以被有效的限制在波导内并传输到接收器(例如光检测器)中，而不会有明显的损耗。此外，由于光在波导中的限制，可以减轻或最小化不利的影响，例如与片上发射的福射(on-chip emitted radiation)有关的不利影响。现在参见附图，图I显示了根据另一示例性实施例的光耦合器电路100。光耦合器电路100包括硅基底130上的绝缘体上硅结构，该结构包括在埋入绝缘体层120上的硅层110。在硅层110中形成有光电二极管140 (例如发光二极管(LED))和光检测器150，二者被L0C0S绝缘体160隔开。光电二极管140和光检测器150分别具有p_n结142和152，通过这些p-n结从电输入产生光，并且通过这些p-n结从光产生电输出。光经由波导类型的材料170从光电二极管140传递至光检测器150。L0C0S 160和埋入绝缘体120用于电流隔离光电二极管140和光检测器150的相应电路部分、以及(例如，在硅层110的侧向邻接部分)与之连接的其他电路。在这种情况下，在L0C0S 160 —侧的高压电路(例如在光检测器150处)可以与L0C0S 160另一侧工作的较低电压电路(例如在光电二极管140处)电流隔离开。通过这种方式，可以电气并电流地隔离开相差一个数量级(或多个数量级)的电压。可以采用一种或多种方法形成光电二极管140和光检测器150以适用于不同的应用。例如，可以使用注入类似硼、砷和含磷等掺杂物(doping species)来形成相应的光电二极管/光检测器对140和150，以及形成相应的p-n结。可以进行特定的注入以形成光电二极管140和光检测器150，或者可以作为用于制作周边集成电路的可用注入条件的一部分，来进行注入。可以实施注入材料和有关的方法来达到光电二极管和光检测器的期望属、性，并且达到选定工艺平台上的注入可用性。波导170也可以采用一种或多种材料形，以促进光电二极管140和光检测器150之间光信号的通信。在有些实施方式中，波导170是形成在LOCOS 160上的氮化硅(SiN)材料，以光连接光电二极管140和光检测器150。光有源结(optically active junction) 142和152从LOCOS隔离160的边缘偏移，以减少或最小化在重度热氧化过程中形成的缺陷的影响。在有些实施方式中，SiN波导170用作压力层以修正光电二极管140的带隙，从而在正向偏置工作模式中实现高效的光生成。在其他实施方式中，附加的SiN层可以淀积在光检测器140处以实现带隙修正。图2-5显示了根据本发明其他示例性实施例的处于多个制造阶段的光耦合器电路200。这里所描述的光耦合器电路200及其相关方法可以例如用于形成图I所示的光耦合器电路100。在这种情况下，图2-5采用了与图I中类似的附图标记(例如，图2中的氧化埋层220类似的标记为120和220)以便于说明。参照图2，显示了根据本发明另一示例性实施例的第一制造阶段的光耦合器200，具有SOI晶片，SOI晶片具有在基底230 (例如硅)上的氧化埋层(BOX) 220上的硅层210。硅层210覆盖有硬掩模280,该硬掩模280包括例如薄娃垫氧化物(thin silicon pad-oxide)(在与硅层210的交界处)和氮化硅。硬掩模280的厚度及其中的层(例如SiN)设置为可以保护下面的硅层210免受到热氧化的影响。氧化埋层220的厚度用箭头tBra表示，可以设置为通过本文中其他地方讨论的方式对分离的电路部分实现期望的电流隔离。图3显示了根据本发明其他示例性实施例的处于另一制造阶段的光耦合器300。光刻胶层290形成在硬掩模层280上并在下面的SOI晶片上，例如图2所示的。光刻胶层290构图为暴露出在295处的开口，留下通过开口中的箭头显示的隔开的光刻胶部分。光刻胶的构图定义了在SOI晶片中的硅层210要暴露于L0C0S氧化的区域以电流隔离其中的电路。在295处的开口的宽度以及光刻胶层290的隔开部分的对应结构设置为实现期望的电流隔离。例如，这可以包括设置开口 295的宽度与要电流隔离的一个或多个电路的特定工作电压相对应，例如本文中其他地方描述的。在有些实施方式中，可以采用与上文讨论的设置氧化埋层220的厚度(tMX)所采用的准则相同的准则来确定开口 295的宽度，另外，还可以根据预期的应用和期望的电流隔离来设置该宽度。图4显示了根据本发明另一示例性实施例的处于另一制造阶段的光耦合器400。在285处,一部分硬掩模层280已被去除以暴露出娃层210的一部分。在有些实施方式中，可以通过使用如图3所示构图的光刻胶290对要氧化的区域进行干法刻蚀，来去除该部分硬掩模层280。干法刻蚀是选择性的，使得可以在SOI晶片的硅层210处停止刻蚀。图5显示了根据本发明另一示例性实施例的处于另一制造阶段的光耦合器500。可以相对于图4来实施，采用L0C0S工艺在SOI晶片的硅层210中局部生长热氧化物260，以与下面的氧化埋层220合并。可以使用硬掩模，例如图4所示的硬掩模280，来限制L0C0S工艺的氧化并设置热氧化物260的长度Lu。光耦合器500显示为已经去除任何的这种硬掩模，留下SOI晶片后面的硅层210的电流隔离区域。可以根据上文提到的氧化物厚度相对于击穿电压准则，设置长度Lu和厚度Tu中的一个或两个。在有些实施方式中，可以在LOCOS工艺之后的采用工序后端(back-end-of-line)电介质隔离来达到期望的厚度。在其他实施方式中，可以采用浅沟槽隔离来提高侧向隔离。图6显示了根据本发明另一示例性实施例的光耦合器件600的俯视图。该器件包括发送器(Tx)部分610和接收器(Rx)部分620，每个部分封装在隔离材料660 (例如上文描述的LOCOS隔离)中 。发送器部分610包括发光二极管640，接收器620包括通过隔离材料与发光二极管隔开的光检测器650。LED 640和光检测器650分别耦合到发送器和接收器部分610和620的在不同电压下工作的其他电路。隔离材料660配置为具有底层绝缘体，以将发送器部分610和接收器部分620彼此电流隔离开，从而促进每个部分中的电路在上述不同电压下工作。虽然隔离材料660显示为分别包围发送器610和接收器620，但是也可以其他方式形成隔离材料660。例如，在应用中，隔离材料660可以被限制在器件600中在发送器和接收器部分610/620之间的部分，在这些应用中，这些部分是电流隔离的(例如，通过芯片的边缘，或者通过沟槽隔离区)。图7显示了根据本发明另一示例性实施例的另一光耦合器件700的俯视图。器件700包括发送器(Tx) 710和接收器(Rx) 720部分，二者通过隔离材料760和下面的绝缘体(例如在上面讨论的SOI结构中)彼此电流隔离。发送器710包括光发射器740，接收器720包括例如如上所述的光检测器750。发射器/检测器对740/750促进了在器件700的电流隔离的部分内的电路之间的光通信，该光通信在发射器/检测器之间传递以促进其中的电路之间的通信。例如，经由发射器/检测器对740/750之间的光通信，发送器部分710中的低压控制电路可以用于控制接收器部分720中的高压电路。结合一个或多个的多种系统，多个实施例涉及对例如本文中描述和/或附图中显示的光耦合器电路的集成。例如，有些实施例涉及光耦合器与发光系统的实现。控制逻辑和高电压驱动电路可以集成到单个集成电路中，促进将低功率应用与芯片上集成的高电压功率开关晶体管的集成。该方案可以例如用于单芯片紧凑型荧光灯(CFL)控制器中。例如，该方案可以用于在110伏单芯片全桥CFL或高强度放电(HID)灯驱动器中使用的驱动器电路和功率开关晶体管。其他的发光应用包括高频管发光(HFTL)，低压卤素，以及LCD背光系统。在其他实施例中，本文讨论的光耦合器用于可以直接处理经整流的交流(AC)线路电源电压的智能充电器器件，以对多种产品进行电池充电和功率管理。例如，可以使用本文中讨论的单芯片硅上系统方案电路来对无绳剃刀、蜂窝电话、无绳无绳电话以及其他手持设备供电。可以响应于电池状况和负载电流需求来控制功率转换，同时预测直到进行下一次充电的电池寿命。其他实施例涉及采用本文讨论的光耦合器的电源器件和系统，例如开关模式电源(SMPS)系统。高压控制电路集成到也容纳高压电路的芯片中，这些控制电路在相对低的电压下工作。对于某些应用，将高压驱动器和开关晶体管与模拟和数字控制电路组合在单芯片上，以用于电源的有功功率因子(active power factor)校正。平面显示器，例如用作监视器或电视的那些显示器，包括这里及其他示例性实施例中所讨论的光耦合器电路。将高压驱动器电路与低压控制电路集成在共同芯片中，该低压电路与高压电路电气隔离。 基于上述讨论和说明，本领域技术人员容易认识到可以对本发明进行多种修改和 改变，而不必严格的遵循本文中例示和描述的示例性实施例和应用。例如，可以采用不同类型的绝缘基底，不同的电路/芯片布置，或者发送器和接收器的不同定位(例如图6和图7所例示的)。这些修改不偏离包括权利要求中所阐述内容在内的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种集成光稱合器电路，包括 绝缘体上硅基底，具有在埋入绝缘体层上的硅层； 位于娃层中的第一和第二电路，分别在彼此相差至少一个数量级的电压下工作；在硅层的一部分中的绝缘体，所述绝缘体与埋入绝缘体层配置为将第一电路与第二电路在电流上隔离开；以及光率禹合器，包括 发送器电路，电连接到第一和第二电路中的一个，并配置为基于从所述第一和第二电路中的所述一个接收到的电信号传送光信号，和 接收器电路，电连接到第一和第二电路中的另一个，配置为接收从所述发送器电路通信的光信号，并基于所接收的光信号将电信号通信到所述第一和第二电路中的另一个。
2.根据权利要求I所述的电路，其中所述绝缘体和埋入绝缘体层配置为通过阻止电荷 载流子在第一电路与第二电路之间迁移将第一电路与第二电路在电流上隔离开。
3.根据权利要求I所述的电路，还包括 第二发送器电路，电连接到所述第一和第二电路的所述另一个，并配置为基于从所述第一和第二电路的所述另一个接收到的电信号传送光信号，和 第二接收器电路，电连接到所述第一和第二电路的所述一个，配置为接收从所述第二发送器电路通信的光信号，并基于所接收的光信号将电信号通信到所述第一和第二电路的所述一个。
4.根据权利要求I所述的电路，其中 第一和第二电路的一个工作在高电压下， 第一和第二电路的另一个工作在低电压下，并容易遭受由于暴露于高电压而导致的电路损坏，和 所述绝缘体配置为将所述第一和第二电路的所述另一个与高电压在电流上隔离开。
5.根据权利要求I所述的电路，其中 所述半导体基底是绝缘体上硅基底，其具有在埋入绝缘体层上的硅层； 所述第一电路、第二电路和光耦合器形成在所述硅层的至少一部分中，以及所述绝缘体和所述绝缘体上硅基底的绝缘体层将所述第一和第二电路彼此在电流上隔离开。
6.根据权利要求I所述的电路，其中 所述半导体基底是绝缘体上硅基底，其具有在埋入绝缘体层上的硅层，所述硅层足够薄以将硅层的上表面和下表面之间的电荷载流子的加速度减小到发生雪崩击穿的能量水平， 所述第一电路、第二电路和光耦合器形成在所述硅层的至少一部分中，以及所述绝缘体和所述绝缘体上硅基底的绝缘体层将所述第一和第二电路彼此在电流上隔离开。
7.根据权利要求I所述的电路，其中所述绝缘体包括硅局部氧化LOCOS隔离材料，包括硅层的氧化部分，该硅层中形成有所述第一和第二电路，该氧化部分将所述第一和第二电路彼此在电流上隔离开。
8.根据权利要求I所述的电路，其中所述绝缘体包括硅局部氧化LOCOS隔离材料，配置为在所述第一和第二电路之一工作在至少大约2000V电压的条件下将所述第一和第二电路彼此在电流上隔离开。
9.根据权利要求I所述的电路，其中 所述半导体基底是绝缘体上硅基底，其具有在埋入绝缘体层上的硅层， 所述第一电路、第二电路和光耦合器形成在所述硅层的至少一部分中，以及所述绝缘体包括在硅层中的硅局部氧化LOCOS隔离材料，该LOCOS材料的厚度与所述埋入绝缘体层的厚度相同。
10.根据权利要求I所述的电路，其中 所述发送器电路包括硅基发光二极管，和 所述接收器电路包括硅基光检测器。
11.根据权利要求I所述的电路，其中发送器电路和接收器电路包括绝缘体上硅基底的硅层的注入部分，以及所述绝缘体将形成发送器电路和接收器电路的硅层的相应注入部分在电流上隔离开。
12.根据权利要求I所述的电路，其中所述发送器电路包括硅基发光二极管，具有硅p-n结，该硅p-n结的带隙被修正以工作在正向偏置状态。
13.根据权利要求I所述的电路，其中所述发送器电路包括硅基发光二极管，具有配置为工作在正向偏置状态的硅P-n结，以及具有通过等离子体增强化学气相淀积法淀积的氮化硅而修正的带隙。
14.根据权利要求I所述的电路，其中所述发送器电路包括硅基发光二极管，具有配置为工作在正向偏置状态的硅p-n结， 所述电路还包括氮化硅材料，配置为修正所述P-n结的带隙以使得所述p-n结工作在正向偏置状态。
15.根据权利要求I所述的电路，其中所述发送器电路包括 硅基发光二极管，具有配置为工作在正向偏置状态的硅P-n结，和 在所述p-n结一侧的位错环，用于修正该p-n结的带隙。
16.—种光稱合器电路,包括 绝缘体上硅基底，具有在埋入绝缘体层上的硅层； 娃基发光二极管LED,具有在娃层中的娃p-n结,并连接到娃层中的第一电路,所述娃p-n结配置为工作在正向偏置状态； 在硅层中并连接到该硅层中的第二电路的硅基光检测器； 硅局部氧化LOCOS隔离材料，包括硅层的氧化部分，该LOCOS隔离材料与所述埋入绝缘体层配置为将所述第一电路与所述第二电路在电流上隔离开，以防止电荷载流子在第一和第二电路之间迁移；以及 波导，光耦合所述LED和光检测器，用于将光信号从LED传递至光检测器，以促进在电流上隔离的第一和第二电路之间的通信。
17.根据权利要求16所述的电路，还包括邻接于p-n结的氮化硅材料，配置为修正该p-n结的带隙。
18.—种在绝缘体上硅SOI基底上制造光耦合器件的方法，该绝缘体上硅SOI基底具有在埋入绝缘体上的硅层，所述方法包括形成娃基发光二极管LED,其具有在娃层中的娃p-n结并连接到娃层中的第一电路,所述娃p-n结配置为工作在正向偏置状态； 在硅层中形成硅基光检测器，其连接到该硅层中的第二电路； 利用硅局部氧化LOCOS工艺来氧化硅层的一部分以形成LOCOS隔离材料，该LOCOS隔离材料与所述埋入绝缘体层一起配置为将第一电路与第二电路在电流上隔离开，以防止电荷载流子在第一和第二电路之间迁移； 形成波导，该波导光耦合所述LED和光检测器，用于将光信号从LED传递至光检测器，以促进在电流上隔离的第一和第二电路之间的通信。
19.根据权利要求18所述的方法，其中形成硅基LED的步骤包括通过等离子体增强化学气相淀积方法在P-n结处淀积氮化硅材料，以修正LED的带隙，将该LED配置为工作在 正向偏置状态。
20.根据权利要求18所述的方法，其中形成硅基LED的步骤包括在LED的p-n结处形成位错环，以修正该P-n结的带隙，将该p-n结配置为工作在正向偏置状态。
全文摘要
一种促进片上电流隔离的光耦合器件。根据多个示例实施例，光耦合器电路包括绝缘体上硅基底，具有在埋入绝缘体层上的硅层；在硅层中具有硅p-n结的硅基发光二极管(LED)；和在硅层中的硅基光检测器。LED和光检测器分别连接到硅层中被电流隔离的电路。硅局部氧化(LOCOS)隔离材料和埋入绝缘体层将第一电路与第二电路电流隔离，以防止电荷载流子在第一和第二电路之间迁移。LED和光检测器进行光通信以在电流隔离的电路之间传递信号。
文档编号H01L27/02GK102646677SQ20121003283
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月14日 优先权日2011年2月17日
发明者托尼·范胡克, 杜桑·戈卢保维克, 格哈德·库普斯, 罗布·范达伦 申请人:Nxp股份有限公司