利用rf+cmos工艺设计的新型结构光通信接收机

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1、⑨中国近代第一所大学FOUNDEDIN1895天洋大孽TIANJlNUNIVERSITY硕士学位论文-●学科专业：作者姓名：指导教师：微电子学与固体电子学黄家乐毛陆虹教授天津大学研究生院2006年1月中文摘要信息技术的发展意味着需要以更高的速率传输容量更大的信息。然而传统的金属互连受到各种寄生效应的影响无法满足更高速率的传输要求，光互连无疑是一种理想的替代技术。单片光电集成(OEIC)是实现高速大容量光通信的根本出路，这是因为它省去了后道的组装工序和组装成本，最大限度地消除了封装、引线和连线等寄生参量影响，可以

2、实现极高的速率。同时该技术还具有体积小、成品率高、可靠性好和可以实现更为丰富的电路功能等优点。光电探测器，前置放大电路和时钟恢复电路等模块均是光纤通信领域不可缺少的重要组成部分。本文采用新的工业标准工艺设计了硅基光电探测器，前置放大器电路和时钟恢复电路。文中讨论了光电探测器的机理，提出了5种新的探测器结构，并采用TSMC0．18ttmRFCMOS工艺进行了流片。利用半导体测试仪对芯片进行了测试，包括探测器的暗电流，响应度和结电容，并分析了深n阱，浅隔离沟槽(S11)等工艺步骤对探测器参数的影响。结果表明，利用标

3、准MS／RFCMOS工艺实现的光电探测器具有良好的特性。同时设计了新型的片上螺旋电感补偿探测器，以提高探测器的带宽。在此基础上，还设计了新型的前置电路，包括调节型共源共栅结构跨阻放大电路，带有有源电感的限幅放大电路，并利用锁相环结构设计了时钟恢复与数据判决电路，对基准源，相位频率探测器，电荷泵，低通滤波器，电压控制振荡器等模块进行了详细的设计与模拟。其中跨阻放大电路已经和新型探测器连接，完成单片集成，并利用Charter0-35岬RFCMOS工艺流片，测试效果良好。本论文的研究成果对于光纤通信电路中的模块级设计

4、，尤其是硅基光电探测器和接收电路的分析与模拟均有很好的指导意义和参考价值。关键词：光电单片集成RFCMOS工艺光探测器前置放大电路时钟恢复与数据判决电路ABSTRACTToday,theneedforbandwidthcallbehardlysatisfiedbecauseoftheintrinsicdefectsofthetraditionalmetalinterconnection．Linkingwithlightmaybeaidealsubsfitme．Toachievehighspeedandhighv

5、olumesinopticalcommunications，becauseOEICeliminatestheparasiticeffectsindacedbyhybridintegrate．Thistechnologyalsohasadvantagesofreducingchiparea,achievinghigheryieldandhigherreliability。PhotoelectricDetector，Front-endCircuit，Clockanddatarecoverycircuitarethe

6、keycomponentsintheopticaltransmissionsystems．Inthiswork，Si-photodetectorisdesignedinstandardindustrialCMOSprocess，andfivenewstructuresbasedonnewlydevelopedTSMCO．18lsmRFCMOSprocesstechnologywereintroduced．Somecriticalparametersofthesenewstructuredphotodetecto

7、rs，suchasdarkcurrent，responsivityandjunctioncapacitance，weremeasuredandanalyzed．TheexperimentresultsindicatethatSi-photodetectorsbasedonRFCMOSprocessperformedverywell．Basedonthiswork，designinganewlyPDwithspiralinductorforimprovingbandwidth．Then,detaileddesig

8、nandsimulationoffront-endblockandCDR(Clockrecoveryanddatadecision)blockbyPLLarchitecturesalecompleted,includingRegulatecascadetransimpedanceamplifier,Limitingamplifierwithactiveinductor,Bandgap，