和利用雙極工藝中隱埋層集電極實現(xiàn)探測器和接收器集成相比，利用CMOS工藝集成探測器接收器所需的額外工藝 步驟要少得多。利用自備低摻雜襯底，在雙阱工藝基礎上只需一層額外掩模版以掩蔽二極管區(qū)調(diào)整柵開啟電壓的 摻雜過程。為了得到較寬的耗盡區(qū)寬度以提高探測器速度和響應度，較低的外延層摻雜濃度是必需的。雙極工藝中改變摻雜濃度會由于Kirk效應引起 電流增益和晶體管頻率的下降，而在CMOS工藝中，由于N溝和P溝器件分別制作在阱中，因此外延層摻雜濃度的減 小對晶體管特性的影響較小。

　　圖1是單電源工作的探測器接收器集成電路圖。放大電路包含三個級，M1、M2、M3和RF反饋電阻構(gòu)成共源跨阻輸 入級，源跟隨器M2、M5、M8和電流源M3、M6、M9作為電平移位。如果沒有電平移位，那么M1的柵源電壓VGs將會很 大，減小了探測器的偏壓，使光生電流的上升和下降時間變長，導致探測器性能變差。為了減小M2、M5、M8的閾 值電壓，其柵的開啟電壓的摻雜過程被掩蔽，這樣可以得到閾值電壓為0.4V的晶體管。反饋電阻增加了帶寬，穩(wěn) 定了增益，使工藝容差增大。

圖1 CMOS單片探測器接收器集成電路圖

　　圖2是一種反相器結(jié)構(gòu)的OEIC，探測器采用P型叉指結(jié)構(gòu)光電二極管，接收器采用三級反相器。由于8的有源反饋 ，M1和M2形成跨阻反向輸入級，通過調(diào)節(jié)M8柵極電壓能改變跨阻阻值使接收器性能。輸入級具有將光電流轉(zhuǎn)換為電壓的能力，光電流流經(jīng)有源反饋M8形成和光電流大小成比例的電壓。第二級反相器M3和M4起到放大電壓作 用。NMOS有源負載M5不僅具有減小增益增大帶寬的作用，還起到穩(wěn)定轉(zhuǎn)換閾值的作用。第三級反相器M6和M7進一 步放大電壓，提高增益，形成數(shù)字邏輯電平輸出。對于這樣的直流耦合反相器結(jié)構(gòu)，為了優(yōu)化性能應該仔細調(diào)節(jié) M5和M8的寬長比。

　　電源電壓在1.8 V和3.3 V之間變化，在電壓為2.2 V時得到靈敏度。當VDD＝2.2 V、VPD＝10V時，在比特率 為1 Gb/s，誤碼率為10^-9下靈敏度為－6.3 dBm。較低的靈敏度是由于探測器的響應度低引起的，該OEIC的另一缺 點是探測器偏壓較大，需要雙電源供電。

圖2 CMOS反相器接收器OEIC

　　圖3是利用SOl襯底，通過o.25μm的CMOS SOl工藝得到的低工作電壓的OEIC。

圖3 利用SOl襯底通過CMOS實現(xiàn)OEIC

　　該0EIC探測器采用SOl襯底橫向PIN結(jié)構(gòu)，由于SOl的硅層厚度很?。?0 nm），因此在較低偏壓下即可形成耗盡區(qū) 并且會由于雪崩擊穿效應得到較大的響應度（o.4 A/W）。接收電路的輸入級N1為NMOS共源結(jié)構(gòu)，P1為有源負載。 N2源跟隨器減小了輸入級的輸出阻抗，N3為電流源，N4將電壓放大。P6為源跟隨器具有電平移位的功能，提高直流電壓幅值以驅(qū)動N7源跟隨器，進一步減小輸出電阻。P3、P4、N5和N6形成鏡像電流源，P1、P2和P5通過P3得到鏡像電流值。OEIC總面積為650×400μm²，在2V單電源偏壓下，對于850 nm入射光帶寬達1GHz，靈敏度為-13dBm。

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