摘要：针对全硅光电生物传感器的硅基单片集成应用需求,提出了基于多晶硅级联自发光器件的单片集成传感器,对其中作为关键部分的多晶硅光源进行了试制,采用标准0.35μm的CMOS工艺对该光源进行了流片验证,并设计了适配的全硅波导检测结构。结果表明,多晶硅光源发光特征峰为635 nm、700 nm和785 nm,该特征峰作为波导入射光源时,设计的全硅波导检测结构能够实现检测目的。

摘要：在功率半导体市场中,绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)和碳化硅金属氧化物半导体场效应管(Silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,SiC MOSFET)具有出色的耐压性与频率特性,逐渐取代了传统的MOSFET。为了提高IGBT和SiC MOSFET驱动电路的可靠性,设计了一款光耦隔离式栅极驱动芯片,通过协同设计光探测器与驱动电路,从而实现单片集成。使用Silvaco软件对光探测器进行了仿真。仿真结果显示:光探测器对800 nm波长红外光的响应度约为0.277 A/W,-3 dB带宽约为90 MHz。进一步对光耦的光学结构进行优化设计,实现了控制端与后端高压驱动电路的有效隔离,从而解决了串扰问题。使用Maxchip 0.18μm 40 V BCD工艺进行流片,并对封装芯片进行测试。在光源输入电流为10 mA、芯片供电电压为12~40 V、输入信号频率为20 kHz的测试条件下,芯片的传播延时仅为98 ns。

摘要：双波长激光器腔内模式竞争激烈,因此输出模式的稳定性是双波长激光器的关键参数。从降低双波长激光器中两个主模之间的功率差、提高边模抑制比出发,设计了集成反射区的两段式双波长分布反馈半导体激光器。利用传输矩阵法对激光器的光栅结构进行仿真,分析了反射区光栅对激光器的阈值、主模功率差等参数的影响。根据仿真优化的结果,制作了单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器芯片并进行了测试。测试结果表明两段式结构能够提高双波长激光器的稳定性和边模抑制比,减小两个主模的功率差。在稳定工作的情况下,两个主模功率差可达0.3 dB,边模抑制比大于35 dB。

摘要：利用微机电系统(MEMS)工艺,设计并制造了一种基于法拉第电磁感应定律的单片集成MEMS三轴磁场传感器。将两种不同结构的器件通过MEMS工艺集成到单一芯片上,完成单片集成MEMS三轴磁场传感器的制作。测试结果表明:在大气环境下,2S梁耦合器件对Z轴磁场的开环灵敏度为7.435μV/mT,非线性度为0.436%。当其用于Z轴磁场测量时,其对于X轴磁场的交叉轴抑制比γ_(z,x)为49.749 dB,对Y轴磁场的交叉轴抑制比γ_(z,y)为46.324 dB;在大气环境下,扭转框结构器件对X轴磁场的开环灵敏度为2.223μV/mT,非线性度为0.49%。当其用于X轴磁场测量时,其对于Z轴的交叉轴抑制比γ_(x,z)为44.687 dB,对Y轴磁场的交叉轴抑制比γ_(x,y)为41.138 dB。

摘要：利用0.5μm GaAs PHEMT技术研究了适用于单片集成GaAs PIN/PHEMT光接收机前端的关键工艺,解决了台面工艺和PHEMT平面工艺的兼容性问题,包括不同浓度磷酸系腐蚀液对台面腐蚀均匀性的影响、台面与平面共有金属化工艺对光刻技术的要求。结果表明,工艺技术完全满足单片设计要求,研制得到的单片集成光接收机前端在输入1Gb/s和2.5Gb/s非归零(NRZ)伪随机二进制序列(PRBS)调制的光信号下得到较为清晰的输出眼图。

摘要：介绍了利用InGaAs长波长金属 半导体 金属 (MSM )光探测器与InAlAs/InGaAs高电子迁移率晶体管 (HEMT)集成来实现长波长单片集成光接收机的材料和电路设计、关键工艺途径等 ,解决了工艺兼容性问题 ,实现了 2 .

摘要：采用0.35μm CMOS工艺设计并实现了单片集成光接收机电路.该芯片能将光电检测器检测到的速率为2.5Gb/s的信号进行放大,进行时钟恢复、数据判决,并通过一到四路分接输出四路速率为622Mb/s的信号.恢复出的经过四分频的时钟抖动以及最后分接输出的四路数据抖动的均方值分别为1.9ps和13ps.芯片在标准的5V电源电压下,功耗为2.05W,整个芯片面积为1600μm×870μm.

摘要：采用SMIC 0.13μm CMOS工艺,设计实现了开关频率达到250 MHz,单片集成的降压型电源转换器。为了提高电源转换效率,该转换器中的片上电感采用非对称性设计方法,提高了电感的品质因数。采用了高密度片上滤波电容来稳定输出电压,同时对单位电容尺寸的优化设计减小了电容的等效串联电阻以及输出电压纹波。测试结果表明,芯片输入电压为3.3 V,当输出2.5 V电压时,峰值效率达到了80%,最大输出电流达到270 mA;当输出1.8 V电压时,峰值效率达到了70%,最大输出电流达到400 mA。

摘要：选区外延技术是实现有源与无源光器件单片集成的一种有效的工艺手段,但同时对两种器件在异质生长界面处的对接结构提出了更高的设计要求.本文通过选区外延技术实现了InP基O波段4通道阵列波导光栅与单载流子探测器的单片集成.通过光学仿真重点研究了选区外延后界面处形貌对无源波导结构与有源光探测器间光耦合效率的影响,包括伸长的光学匹配层、二次外延生长边界位置、波导刻蚀边界位置等因素.研究结果表明,在保证二次外延生长边界对准异质对接界面时,将光学匹配层伸出探测器前端10μm并与外延边界无缝对接既可以保证高效的光传输效率(或探测器量子效率),又可以避免外延界面处的异常生长对器件制备工艺的影响,保证生长工艺与器件制备工艺的兼容性.成功制备的单片集成芯片具有高达76%的探测器量子效率,证明了对接方案的有效性.同时,集成芯片的低串扰(<-22 dB)与解复用特性展示出其作为解复用光接收芯片具有巨大潜力.

摘要：为了消除光栅光调制器阵列的交叉效应,提出利用post-CMOS工艺将光栅光调制器与CMOS驱动单片集成.介绍了单片集成器件的工作原理,详细分析了单片集成器件的关键参数.通过分析表明,在满足调制器响应频率条件下,通过改变悬臂梁的各个参数可以减小调制器的弹性系数,从而降低光栅光调制器的工作电压;在满足开关速度的条件下,较大存储电容具有更好的电压保持特性.利用中芯国际提供的0.18μm工艺设计包完成该单片集成器件的物理版图设计和仿真.最后,通过实验测得该器件的上升沿和下降沿时间分别为:36.8ns和36.4ns,且经过16.73ms的保持时间后压降为2.1V.实验结果与仿真结果具有较好的一致性,结果表明:加工的单片集成器件具有较快的开关速度和较好的电压保持特性,能够满足设计要求.