集成电路及光接收器的制作方法

本申请涉及具有外部的受光元件用电容元件的集成电路。

背景技术：

在光通信中，使用将由光电二极管等受光元件接收到的微弱的电流信号放大而转换为电压信号的跨阻放大器。在形成有这样的光通信用跨阻放大器的集成电路中，存在搭载有用于去除光电二极管的偏置电压的噪声的低通滤波器的集成电路(例如专利文献1、非专利文献1)。在形成有跨阻放大器的集成电路搭载的低通滤波器和与集成电路连接的光电二极管例如像非专利文献1的图15、图18那样接线而使用。当使用在形成有跨阻放大器的集成电路搭载的低通滤波器的情况下，由于能够将该低通滤波器配置于靠近受光元件的位置，因此在集成电路搭载的低通滤波器容易作为噪声去除用滤波器而使用。

在非专利文献1的图16、图17中，示出了将雪崩光电二极管与跨阻放大器连接的例子。在非专利文献1中，雪崩光电二极管的阳极与外部的电容元件连接而非内部的电容元件。

专利文献1：日本特表2008-507943号公报(图4)

非专利文献1：11.3gbpslimitingtransimpedanceamplifierwithrssi数据页，texasinstruments，2011年8月(图15～图18)

技术实现要素：

就在形成有跨阻放大器的集成电路搭载的低通滤波器中的电容元件而言，其耐压由集成电路的半导体制造工艺决定。因此，在形成有跨阻放大器的集成电路搭载的电容元件即使能够在几v左右的光电二极管的偏置电压下使用，也不适用于达到20～30v的雪崩光电二极管的偏置电压。

本说明书所公开的技术是得到搭载了能够适用于光电二极管和雪崩光电二极管的偏置电压这两者的低通滤波器的集成电路的技术。

本说明书所公开的一个例子的集成电路是形成于半导体基板，将从外部的受光元件输入的电流信号转换为电压信号的集成电路。集成电路具有：放大器，其将来自受光元件的电流信号放大，转换为电压信号；以及低通滤波器，其对施加于受光元件的偏置电压进行滤波处理。低通滤波器具有电阻和电容串联体，该电容串联体由多个电容元件串联连接而成。低通滤波器的电阻的一端与被输入偏置电压的电源端子连接，另一端与电容串联体的输入端以及受光元件的被施加偏置电压的偏置施加电极连接。低通滤波器的电容串联体构成为，串联连接的2个电容元件之间的连接端及电容串联体的输出端各自与电容端子连接，该电容端子选择性地连接于成为偏置电压的基准的接地电位。

发明的效果

本说明书所公开的一个例子的集成电路能够变更所搭载的低通滤波器的电容值，因而能够适用于光电二极管和雪崩光电二极管的偏置电压这两者。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的光接收器以及集成电路的电路结构的图。

图2是图1的电容元件的剖面图。

图3是表示图1的集成电路的第一电容值变更例的图。

图4是表示图1的集成电路的第二电容值变更例的图。

图5是表示实施方式2涉及的光接收器以及集成电路的电路结构的图。

图6是表示图5的集成电路的电容值变更例的图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示实施方式1涉及的光接收器以及集成电路的电路结构的图。图2是图1的电容元件的剖面图。接收由光纤传输的光信号的光接收器60具有：受光元件9，其接收光信号而输出电流信号；以及集成电路50，其将从受光元件9输入的电流信号转换为电压信号。集成电路50具有：跨阻放大器(tia)1，其将由受光元件9接收到的微弱的电流信号放大，转换为电压信号；低通滤波器10，其进行滤波处理以去除向受光元件9供给的偏置电压vbias的噪声；电源端子7a、7b、7c；受光元件连接端子5a、5b，它们与受光元件9连接；多个电容端子6a、6b、6c～6n；以及输出端子8。低通滤波器10具有电阻2和电容串联体3，该电容串联体3由多个电容元件4a、4b、4c、4d～4n串联连接而成。在电阻2与作为电容串联体3的一端的串联体输入端之间的连接点连接有受光元件连接端子5a，电容串联体3的电容元件的各连接点以及作为电容串联体3的另一端的串联体输出端分别与电容端子6a、6b、6c～6n连接。电阻2的一端与电源端子7b连接，另一端与电容串联体3的串联体输入端连接，其中，该电源端子7b与电源11b连接。受光元件9例如是雪崩光电二极管(apd)。受光元件9的阳极经由受光元件连接端子5b而与跨阻放大器1连接。受光元件9的阴极(偏置施加电极)经由受光元件连接端子5a而连接至低通滤波器10，即连接至低通滤波器10的电阻2与电容串联体3的串联体输入端之间的连接点。

跨阻放大器1被从电源端子7c施加作为基准电位的接地电位(gnd电位)，被从与电源端子7a连接的电源11a供给电压vcc。跨阻放大器1将对经由受光元件连接端子5b而输入的受光元件9的微弱的电流信号进行放大、转换为电压信号后的输出信号从输出端子8输出。在图1中，示出了电容元件4a、4b、4c、4d～4n以与受光元件9的阴极的距离从近到远的顺序串联连接的例子。电容元件4a的一端与受光元件9的阴极侧连接，另一端与电容元件4b和电容端子6a连接。电容元件4b以及其之后的电容元件的两端与电容端子连接。电容元件4b的两端与电容端子6a、6b连接，电容元件4c的两端与电容端子6b、6c连接。在图1中，省略了电容元件4d与电容元件4n之间的电容元件、以及电容端子6c与电容端子6n之间的电容端子。此外，关于电容元件的标号，在总称时使用4，在区分的情况下使用4a、4b、4c、4d～4n。关于电容端子的标号，在总称时使用6，在区分的情况下使用6a、6b、6c～6n。

集成电路50形成于半导体基板21，受光元件连接端子5a、5b、电容端子6a、6b、6c～6n、电源端子7a、7b、7c、输出端子8例如是与导线连接的导线键合焊盘。此外，受光元件9可以是雪崩光电二极管，也可以是pin型光电二极管。

电容元件4例如是mim(metalinsulatormetal，金属-绝缘体-金属)型电容器。图2示出了mim(metalinsulatormetal)型电容器即电容元件4。电容元件4在形成有跨阻放大器1的半导体基板21的上方形成。电容元件4具有第一电极22、第二电极23以及在第一电极22与第二电极23之间形成的绝缘膜24，电容元件4通过绝缘膜25而与其它电容元件4、电阻2、跨阻放大器1等绝缘。mim型电容器等通过半导体制造工艺而形成的电容元件4的耐压由集成电路50的半导体制造工艺决定。在实施方式1中，通过串联连接多个电容元件4，从而施加于单个电容元件4的有效电压值下降。另外，低通滤波器10的电容串联体3的电容值及耐压可以通过选择与接地电位(gnd电位)连接即接地的电容端子6而任意地改变。

使用图3、图4，对电容串联体3的电容值的设定例进行说明。图3是表示图1的集成电路的第一电容值变更例的图，图4是表示图1的集成电路的第二电容值变更例的图。例如，关于电容元件4a、4b、4c、4d～4n，考虑电容值全部为c[f]、耐压为vrs[v]的情况。如图3所示，如果只有仅与电容元件4n连接的电容端子6n接地，则电容串联体3的电容值成为c/n[f]，电容串联体3的耐压成为nvrs[v]。因此，施加于电容串联体3的偏置电压vbias能够施加至1个电容元件4的耐压的n倍为止。另外，如图4所示，如果仅是与电容元件4a及电容元件4b连接的电容端子6a接地，则电容串联体3的电容值成为c[f]，电容串联体3的耐压成为vrs[v]。此外，电容元件4的电容值不限于相同的值，也可以包含不同的电容值。

实施方式1的集成电路50使用耐压为几v左右的以通常的半导体集成电路的半导体制造工艺形成的多个电容元件4，得到能够适用于达到20～30v的雪崩光电二极管的偏置电压的低通滤波器10。另外，实施方式1的集成电路50能够通过导线键合而对接地用电容端子6、例如导线键合焊盘进行切换，因此能够在相同的集成电路中，对于光电二极管和雪崩光电二极管，分别使用具有最佳电容值和耐压的低通滤波器10。

如上所述，实施方式1的集成电路50是形成于半导体基板21，将从外部的受光元件9输入的电流信号转换为电压信号的集成电路。集成电路50具有：放大器(跨阻放大器1)，其将来自受光元件9的电流信号放大，转换为电压信号；以及低通滤波器10，其对施加于受光元件9的偏置电压vbias进行滤波处理。低通滤波器10具有电阻2和电容串联体3，该电容串联体3由多个电容元件4串联连接而成。低通滤波器10的电阻2的一端与被输入偏置电压vbias的电源端子7b连接，另一端与电容串联体3的输入端以及受光元件9的被施加偏置电压vbias的偏置施加电极(阴极)连接。低通滤波器10的电容串联体3的串联连接的2个电容元件4之间的连接端以及输出端各自与电容端子6连接，该电容端子6选择性地连接于成为偏置电压vbias的基准的接地电位(gnd电位)。实施方式1的集成电路50能够通过上述的结构而变更所搭载的低通滤波器10的电容值，因而能够适用于光电二极管和雪崩光电二极管的偏置电压这两者，作为受光元件9，能够适用于光电二极管、雪崩光电二极管这两者。

实施方式1的光接收器60具有：受光元件9，其接收光信号；以及集成电路50，其将从受光元件9输入的电流信号转换为电压信号。集成电路50形成于半导体基板21，该集成电路50具有：放大器(跨阻放大器1)，其将来自受光元件9的电流信号放大，转换为电压信号；以及低通滤波器10，其对施加于受光元件9的偏置电压vbias进行滤波处理。低通滤波器10具有电阻2和电容串联体3，该电容串联体3由多个电容元件4串联连接而成。低通滤波器10的电阻2的一端与被输入偏置电压vbias的电源端子7b连接，另一端与电容串联体3的输入端以及受光元件9的被施加偏置电压vbias的偏置施加电极(阴极)连接。低通滤波器10的电容串联体3的串联连接的2个电容元件4之间的连接端及输出端各自与电容端子6连接，该电容端子6选择性地连接于成为偏置电压vbias的基准的接地电位(gnd电位)。实施方式1的光接收器60能够通过上述的结构而变更所搭载的低通滤波器10的电容值，因而能够适用于光电二极管和雪崩光电二极管的偏置电压这两者，作为受光元件9，能够适用于光电二极管、雪崩光电二极管这两者。

实施方式2.

图5是表示实施方式2涉及的光接收器以及集成电路的电路结构的图，图6是表示图5的集成电路的电容值变更例的图。实施方式2的光接收器60以及集成电路50与实施方式1的集成电路50的不同点在于，位于距离受光元件9的阴极最远的位置处的电容元件4n的未与其它电容元件4连接的一端、即电容串联体3的串联体输出端始终接地。例如，电容串联体3的串联体输出端通过通孔等始终接地。

实施方式2的集成电路50通过将实施方式1中的与电容串联体3的串联体输出端连接的电容端子6n置换成通孔，从而能够削减与1个电容端子对应量的面积、例如与1个导线键合焊盘对应量的面积，并且能够省略导线键合工序。实施方式2的集成电路50即使在与电容串联体3的除了串联体输出端以外的2个电容元件4的连接点连接的电容端子6处接地，也没有电气性的影响。此外，在图5、图6中，示出了删除图1的电容端子6n后的例子，但也可以设置电容端子6n，通过通孔等使电容端子6n始终接地。在这种情况下，能够省略将电容端子6n接地的导线键合工序。

使用图5、图6，对电容串联体3的电容值的设定例进行说明。例如，关于电容元件4a、4b、4c、4d～4n，考虑电容值全部为c[f]、耐压为vrs[v]的情况。如图5所示，在仅电容元件4n的一端、即电容串联体3的串联体输出端接地的情况下，电容串联体3的电容值成为c/n[f]，电容串联体3的耐压成为nvrs[v]。因此，施加于电容串联体3的偏置电压vbias能够施加至1个电容元件4的耐压的n倍为止。另外，如果如图6所示，在与电容元件4a以及电容元件4b连接的电容端子6a处接地，则电容串联体3的电容值成为c[f]，电容串联体3的耐压成为vrs[v]。此外，电容元件4的电容值不限于相同的值，也可以包含不同的电容值。

实施方式2的集成电路50与实施方式1的集成电路50同样地，所搭载的低通滤波器10的电容值能够变更，能够适用于光电二极管和雪崩光电二极管的偏置电压这两者，作为受光元件9，能够适用于光电二极管、雪崩光电二极管这两者。

如上所述，实施方式2的集成电路50是形成于半导体基板21，将从外部的受光元件9输入的电流信号转换为电压信号的集成电路。集成电路50具有：放大器(跨阻放大器1)，其将来自受光元件9的电流信号放大，转换为电压信号；以及低通滤波器10，其对施加于受光元件9的偏置电压vbias进行滤波处理。低通滤波器10具有电阻2和电容串联体3，该电容串联体3由多个电容元件4串联连接而成。低通滤波器10的电阻2的一端与被输入偏置电压vbias的电源端子7b连接，另一端与电容串联体3的输入端以及受光元件9的被施加偏置电压vbias的偏置施加电极(阴极)连接。低通滤波器10的电容串联体3构成为，串联连接的2个电容元件4之间的连接端各自与电容端子6连接，输出端固定于接地电位(gnd电位)，其中，该电容端子6选择性地与成为偏置电压vbias的基准的接地电位(gnd电位)连接。实施方式2的集成电路50能够通过上述的结构而变更所搭载的低通滤波器10的电容值，因而能够适用于光电二极管和雪崩光电二极管的偏置电压这两者，作为受光元件9，能够适用于光电二极管、雪崩光电二极管这两者。

实施方式2的光接收器60具有：受光元件9，其接收光信号；以及集成电路50，其将从受光元件9输入的电流信号转换为电压信号。集成电路50形成于半导体基板21，该集成电路50具有：放大器(跨阻放大器1)，其将来自受光元件9的电流信号放大，转换为电压信号；以及低通滤波器10，其对施加于受光元件9的偏置电压vbias进行滤波处理。低通滤波器10具有电阻2和电容串联体3，该电容串联体3由多个电容元件4串联连接而成。低通滤波器10的电阻2的一端与被输入偏置电压vbias的电源端子7b连接，另一端与电容串联体3的输入端以及受光元件9的被施加偏置电压vbias的偏置施加电极(阴极)连接。低通滤波器10的电容串联体3构成为，串联连接的2个电容元件4之间的连接端各自与电容端子6连接，输出端固定于接地电位(gnd电位)，其中，该电容端子6选择性地连接于成为偏置电压vbias的基准的接地电位(gnd电位)。实施方式2的光接收器60能够通过上述的结构而变更所搭载的低通滤波器10的电容值，因而能够适用于光电二极管和雪崩光电二极管的偏置电压这两者，作为受光元件9，能够适用于光电二极管、雪崩光电二极管这两者。

此外，电容元件4不限于一个电容元件，也可以分割为多个电容元件。另外，能够在不矛盾的范围内，对各实施方式自由地进行组合，对各实施方式适当地进行变形、省略。

标号的说明

1…跨阻放大器，2…电阻，3…电容串联体，4、4a、4b、4c、4d、4n…电容元件，6、6a、6b、6c、6n…电容端子，7a、7b、7c…电源端子，9…受光元件，10…低通滤波器，21…半导体基板，50…集成电路，60…光接收器，vbias…偏置电压