光接收电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在光学通信系统或光学信息处理系统中使用的高灵敏性光学接收机电路。
【背景技术】
[0002]随着因特网等等的普及，由例如服务器或路由器处理的信息量迅速增加。人们期望在这些设备中的半导体部分(例如LSI)之间通信的信号传输能力能够继续快速增长。在另一方面，在传统电子布线技术中，例如增加的功率消耗、延迟的信号传输、降低的信号线可靠性以及信号干扰的问题正在变得严峻起来。为了解决这些问题，正在针对芯片之间或芯片中的从长距离传输到短距离传输的各种传输距离来进行光学布线应用的检验。
[0003]灵敏性高、尺寸小、耗电量低的光学接收机电路在光学信息传输中是重要的。如专利文献I和专利文献2中公开的，已经提出了光学接收机电路，其中，用于AC(交流电)耦合的电容器连接到一个光接收元件的阳极和阴极，以在两个信号线中生成一组信号电流，并将其向后面的TIA(跨阻抗放大器)电路输出。通过AC耦合，可以确定光接收元件的偏置电压独立于TIA电流。此外，可以去除DC分量以仅提取信号分量。非专利文献I公开了光接收机电路，其中两个光接收元件通过相应的AC耦合电容器连接到后面的TIA电路。
[0004]现有技术文献:
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:JP H06-224652 A
[0007]专利文献2:JP 2011-119855 A
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1:F.Tavernier 和 M.Steyaert，A 5.5 Gbit/s Optical Receiver in130 nm CMOS with Speed-Enhanced Integrated Photod1de，2010 Proceedings of theESSCIRC，pp.542-545(图1)。
【发明内容】
[0010]本发明解决的问题
[0011]专利文献I或专利文献2中公开的配置不能接收差分光学信号，因为由一个光接收元件来接收受到通断键控(on-off keying)的信号。因此，不能消除在光学发送部分或光学传输部分中生成的噪声。由此，存在降低接收灵敏性的问题。非专利文献I的光学接收机电路使用两个光接收元件来接收差分光学信号，以便消除噪声。然而，并没有提高信号电流的差分幅度。因此，非专利文献I的光学接收机电路具有增强灵敏性的困难。
[0012]图1中示出的光学接收机电路将在专利文献I或专利文献2中描述，并将称作现有技术I。图1的光学接收机电路使用一个光接收元件来接收受到通断键控的信号。因此，光接收机电路不能接收差分光学信号。因此，不能消除在光学发送部分或光学传输部分中生成的噪声的影响，使得接收灵敏性降低。图2示出了当具有100 μ A的幅度光电流在光接收元件I中生成时信号电流的波形的示例。信号电流I1流过第一信号线。此时，差分信号(Idlff= I !-12)具有 200 μ A 的幅度。
[0013]将描述非专利文献I的光学接收机电路和图3中示出的光学接收机电路的使用。图3的光学接收机电路使用两个光接收元件来接收差分光学信号。因此可以消除噪声。然而，如图4的波形示例所示，当具有100 μA的幅度的光电流在光接收元件I中生成时，在现有技术I的情况下，信号电流具有200 μ A的差分幅度。因此，与现有技术I相比没有呈现出进步。因此，已经发现了获得高灵敏性的困难。
[0014]解决问题的手段
[0015]根据本发明的实施例，提供了光学接收机电路，该光学接收机电路具有将差分光学信号转换成差分电流信号的功能，其特征在于:该光学接收机电路包括一对光接收元件和一对信号线，该一对光接收元件包括第一和第二光接收元件，第一和第二光接收元件能够操作用于将光学信号转换为电流信号，其中第一光接收元件的阳极和第二光接收元件的阴极分别通过第一和第二 AC耦合电容器连接到一对信号线中的第一信号线，第一光接收元件的阴极和第二光接收元件的阳极分别通过第三和第四AC耦合电容器连接到一对信号线中的第二信号线，并且，响应于向第一和第二光接收元件输入的差分光学信号的接收，在第一和第二信号线中生成差分信号电流。
[0016]根据本发明的另一个实施例，提供了光学接收机电路，该光学接收机电路具有将差分光学信号转换成差分电流信号的功能，其特征在于:该光学接收机电路包括一对光接收元件和一对信号线，该一对光接收元件包括第一和第二光接收元件，第一和第二光接收元件能够操作用于将光学信号转换成电流信号，其中第一光接收元件的阴极和第二光接收元件的阳极通过第一 AC耦合电容器相互连接，第一光接收元件的阴极连接到一对信号线中的第一信号线，第一光接收元件的阳极和第二光接收元件的阴极通过第二 AC耦合电容器相互连接，第二光接收元件的阴极连接到一对信号线中的第二信号线，并且，响应于向第一和第二光接收元件输入的差分光学信号的接收，在第一和第二信号线中生成差分信号电流。
[0017]本发明的有益效果
[0018]根据本发明的实施例，可以获得大的差分幅度，并且可以实现高灵敏性的光学接收机电路。
【附图说明】
[0019]图1示出了现有技术I的光学接收机电路。
[0020]图2是示出了图1中示出的光学接收机电路的波形示例的示意图。
[0021]图3示出了非专利文献I的光学接收机电路。
[0022]图4是示出了图3中示出的光学接收机电路的波形示例的示意图。
[0023]图5是根据本发明第一实施例的光学接收机电路示意图。
[0024]图6是本发明第一实施例中的光学接收机电路的波形示例的示意图。
[0025]图7是根据本发明第二实施例的光学接收机电路示意图。
[0026]图8示出了本发明第二实施例的光学接收机电路中的设备结构示意图。在图8中，(a)是俯视图，(b)是沿(a)的线AA’的剖视图，(C)是沿线BB’的剖视图，并且⑷是沿线CC’的剖视图。
[0027]图9是根据本发明第三实施例的光学接收机电路示意图。
[0028]图10是根据本发明第四实施例的光学接收机电路示意图。
[0029]图11涉及本发明的第五实施例，(a)是光学接收机电路示意图，(b)是波形图。
[0030]图12是根据本发明第六实施例的光学接收机电路示意图。
[0031]图13是根据本发明第七实施例的光学接收机电路示意图。
[0032]图14是根据本发明第八实施例的光学接收机电路示意图。
【具体实施方式】
[0033]接下来，下文将参照附图描述本发明的实施例。在实施例的描述中，具有相同功能的组件由相同的附图标记来表示，并且可以忽略这样的组件的描述。
[0034](实施例1)
[0035]图5示出了根据本发明第一实施例的光学集成电路。第一光接收元件8和第二光接收元件9 (光电二极管或光电导体，例如PIN 二极管、雪崩PD、或MSM (金属-半导体-金属)二极管、光电晶体管等等)中的每一个具有通过电阻元件10接地的阳极。第一光接收元件8和第二光接收元件9中的每一个的阴极通过电阻元件10连接到光接收元件偏置电源2。反向偏置电压施加到第一光接收元件8和第二光接收元件9。第一光接收元件8的阳极和第二光接收元件9的阴极通过第一 AC耦合电容3和第二 AC耦合电容4相互连接，并且然后连接到第一信号线5。此外，第一光接收元件8的阴极和第二光接收元件9的阳极通过第三AC耦合电容11和第四AC耦合电容12相互连接，并且然后连接到第二信号线6。差分光学信号输入到第一光接收元件8和第二光接收元件9。这里，差分光学信号由具有彼此相反的相位的第一光学信号和第二光学信号形成。具体地，差分光学信号指示这样的信号:当第一光学信号位于高电平时，第二光学信号采取低电平；并且当第一光学信号处于低电平时，第二光学信号采取高电平。生成差分光学信号的