CN107771272B - 光检测元件以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种紫外线测定装置、光检测元件、紫外线检测器、紫外线指数计算装置以及包括这些的电子装置便携式终端。根据本发明的紫外线测定装置包括：基板，形成有电极；读出集成电路部(ROIC)，位于所述基板内，并电连接于所述电极；以及基于氮化镓铝(AlGaN)的UVB检测传感器，位于所述读出集成电路部的上部而电连接于所述读出集成电路部，且形成于蓝宝石基板等绝缘性基板上，其中，在所述基板的所述UVB检测传感器对应面形成透明材质的透光窗，所述读出集成电路部处理所述UVB检测传感器的输出信号，并且UVB检测传感器与所述读出集成电路部可构成为通过接合而具有一体型结构。

Description

光检测元件以及电子装置
技术领域
本发明涉及一种紫外线测定装置、光检测元件、紫外线检测器、紫外线指数计算装置以及包括这些的电子装置。
背景技术
半导体光检测元件是利用若照射光则产生电流的原理进行工作的半导体元件。利用半导体的光检测元件所利用的原理为：借助于光照，半导体内的电子与空穴分离，进而形成耗尽区(depletion region)，据此发生电子流动而产生电流。
通常，光检测元件利用能带隙(energy band gap)适合感测紫外线等光的硅半导体、氮化物系半导体等制造而成。这种光检测元件的表示峰值反应度的波长可以根据半导体的特性而实现多种变化。例如，对于利用氮化物系半导体的光检测元件而言，随着光吸收层的族原子的组成比，可以具有基于多种波长的峰值反应度。并且，对于氮化物系光检测元件而言，对应于波长的反应度根据族原子的组成比而具有不同的截止斜率(cut-offslope)，波长的减小所引起的反应度的减小斜率同样会根据族原子的组成比而不同。
尤其，检测紫外线光的半导体光检测元件可以应用于商业、医学、军需、通信等各种领域，因此具有很高的重要性。其中尤其对于基于GaN的元件的情况而言，主要使用肖特基(schottky)接合形态与金属-半导体-金属(MSM：Metal-Semiconductor-Metal)形态，以及PIN形态的元件，尤其在基于GaN的紫外线检测元件中很难确保铝(Al)的组成比高的p-型AlGaN层的特性，并且无法确保再现性，相反，对肖特基接合形态而言，由于不需要p-AlGaN层的生长，因此制造工艺简单，进而成为首选。但是，利用半导体层与金属层的肖特基特性的肖特基接合形态对比PIN形态具有对静电(ESD)薄弱的特性。
并且，若一个壳体上配备有具有独立的模数转换元件(ADC converter)功能的集成电路(Integrated circuit)元件，并且在其上粘结有紫外线检测元件而构成紫外线检测器，则能够在一个壳体直接进行数字输出，此时，由于紫外线、可见光、红外线等在集成电路引起反应，从而在紫外线检测元件的输出值中包括在集成电路响应的输出信号，因此，具有无法得到准确的紫外线检测信号的限制。当欲从检测太阳光中检测预定波长的紫外线时，这部分问题更加明显。
另外，紫外线(UV)具有比人类可见光中波长最短的紫色光更短的10nm～400nm的波长，且能量高，因此可能会引起化学作用，或对健康造成影响。这种紫外线，可以根据波长再次分为多个种类，作为紫外线的光源有为自然光的太阳光以及紫外线灯等人造光。
对于太阳光而言，到达地表面的全部紫外线中大约90％是长波紫外线(UVA)波段，大约10％是中波紫外线(UVB)波段，短波紫外线(UVC)波段则由于被臭氧层及大气吸收，因此是几乎无法到达地表面的波段。作为人造光，UVA、UVB、UVC灯均被使用。
UVA具有320nm～400nm的波长，在日常生活中能够接触，因此被称为生活紫外线，它的特征为到达皮肤内部的真皮层而对维持皮肤弹性的胶原质(Collagen)、弹力素等以及色素细胞产生影响，从而加速产生细纹、弹力降低等皮肤老化以及黑色素沉着所引起的黑斑，并且这些现象的发生与天气没有太大关系。
UVB具有280nm～320nm的波长，如果皮肤在海边等地方长时间暴露于太阳光的情况下，皮肤发红而产生痛症、炎症，因此UVB被称为户外紫外线，虽然在适当暴露的情况下，起到合成维生素D、治疗牛皮癣等有益作用，但是在过度暴露的情况下，也可能诱发皮肤癌或白内障等。
UVC具有200nm～280nm的波长，虽然大部分被大气所吸收而无法到达地表，但是能量较高，因而被暴露的情况下，据了解对人体非常有害。也被广泛认知为杀菌用紫外线。
紫外线指数(UV index)是一种利用权重函数而根据波长对麦金利-迪菲伊红斑作用光谱曲线(McKinlay-Diffey erythemal action spectrum curve)进行积分并表示为一个数字的指数，其中，所述麦金利-迪菲伊红斑作用光谱曲线表示太阳光的光谱辐射照度与按大约285nm～385nm的各波长对皮肤的损伤程度。所述紫外线指数表示太阳紫外线对皮肤的影响。
即，同前所述，由于紫外线随暴露程度对人体非常有害，因此响应于社会对健康的关心度显着增加，可用于保护人体免受紫外线的伤害的紫外线阻断剂等的使用正在增加，另外，利用移动电话等个人便携式终端机接收紫外线警告/警报等信息的技术，或者通过搭载于个人便携式终端的紫外线传感器来直接实时测定紫外线指数的技术等正得到开发和普及。
实际上，2014年推出的智能手机搭载了紫外线传感器而为用户提供紫外线指数信息，但由于制造的简易性及成本等原因，以采用专用于可见光的硅(Si)传感器而人为地标记紫外线区域的方式构成，因此，被认知为无法对用户提供实质性的效果。
另外，为了标记紫外线指数，需要检测并标记UVB波段，然而基于硅的传感器并非直接测定UVB波段的紫外线，而是测定UVA波段的一部分与可见光的强度后，以此为基础预测紫外线指数，由于由如上所述的结构构成，所以若利用应用这种基于硅的紫外线传感器的紫外线指数测定装置，则存在着无法避免测定的紫外线指数与实际紫外线指数之间产生较大误差的问题。并且，存在如下缺点：虽然需要高价的滤光器(filter)，但是随着使用滤光器不仅造成制造成本上升，而且即使使用这种滤光器也无法完全阻断可见光。
并且，如同现有技术，对于应用智能设备的应用程序的情况而言，所存在的问题为，由于是用户寻找应用程序之后执行功能而测定紫外线的结构，所以操作不方便而无法好好应用，并且由于无法自动计算紫外线指数值，所以不能实时识别能够以此为基础而获取的紫外线危险数值、紫外线暴露时间、累计紫外线暴露时间、维生素D生成时间等二次信息。
发明内容
技术问题
本发明所要解决的技术问题在于提供一种包括基于AlxGa(1-x)N(0<x<1)的按各个波长的紫外线(UV)检测传感器的紫外线测定装置以及配备此的便携式终端。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种易于检测入射光波长的光检测元件。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种即使不使用滤光器也能够检测特定波段光的光检测元件。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种能够利用单一元件而检测入射光波长的光检测元件。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种包括上述光检测元件的电子装置。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种如下的数字输出的可检测紫外线的紫外线检测器：通过避免入射的所有光对集成电路产生影响而影响到紫外线检测元件的输出值，据此能够提高紫外线区域的检测准确度。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种能够改善对静电放电(ESD)薄弱的紫外线检测元件的特性的紫外线检测元件。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种即使用户不操作也能够自动感测紫外线而计算紫外线指数的紫外线指数计算装置。
技术方案
根据本发明的一实施例的紫外线测定装置包括：基板，形成有电极；读出集成电路部(ROIC:ReadOut Integrated Circuit)，位于所述基板内，且电连接于所述电极；以及基于氮化镓铝(AlGaN)的UV检测传感器，电连接于所述读出集成电路部，并形成于生长基板上，其中，所述读出集成电路部将从所述UV检测传感器输入的光电流转换为可读出的信息。因此，通过蓝宝石基板等可以使所述UVB检测传感器与所述读出集成电路部绝缘。
所述紫外线测定装置中，可以以所述UV检测传感器为基准，在所述基板的对应面形成有透明材质的透光窗。
所述UV检测传感器可以被硅(Si)材质的物质所覆盖(cover)。
所述UV检测传感器与所述读出集成电路部可以通过接合而具有一体型结构。
所述UV检测传感器可以贴装于所述读出集成电路部的侧面。
所述UV检测传感器可以是UVB检测传感器。
所述UV检测传感器与所述读出集成电路部之间的接合可以通过高导热性粘结剂来实现。
所述UV检测传感器与所述读出集成电路部之间的接合可以通过绝缘性粘结剂来实现，通过所述生长基板可以实现所述UV检测传感器与所述读出集成电路部之间的绝缘。
所述紫外线测定装置还可以包括：显示部，用于显示利用由所述读出集成电路部处理的信号而生成的紫外线信息。
所述透光窗可以利用石英(quartz)材质构成。
所述紫外线测定装置还可以包括基于氮化铟镓(InGaN)或者氮化镓(GaN)的UVA检测传感器，其中，所述UVA检测传感器与所述读出集成电路部可以通过接合而具有一体型结构。
所述紫外线测定装置还可以包括基于氮化镓铝(AlGaN)的UVC检测传感器，其中，所述UVC检测传感器与所述读出集成电路可以通过接合而具有一体型结构。
当在所述读出集成电路内将通过所述UVB检测传感器检测的信息转换为紫外线信息时，通过所述UVA检测传感器或者所述UVC检测传感器检测的信息能够作为用于提高准确度的附加信息而使用。
所述紫外线信息可以包括紫外线光量信息、紫外线指数信息、维生素D生成提醒信息和安全/危险提醒信息中的至少一个。
在所述读出集成电路部的上部区域中的未与所述UV检测传感器重复的至少一部分区域形成有空腔(cavity)。
根据本发明的一方面的便携式终端作为配备有电源部、处理器、存储器及显示部的便携式终端，其特征在于，包括通过所述便携式终端的一面暴露的上述紫外线测定装置，并通过显示部显示利用由所述读出集成电路部处理的信号而生成的紫外线信息。
根据本发明的一方面的光检测元件包括：多个半导体光检测芯片，分别在彼此不同的波长下具有峰值反应度；读出集成电路(ROIC：Readout Integrated Circuit)，读出借助于入射到所述多个半导体光检测芯片的入射光而在所述多个半导体光检测芯片产生的电流值；存储部，包括与所述多个半导体光检测芯片各自的波长对应的反应度数据；以及处理部，用于匹配由所述ROIC读出的电流值与所述存储部的反应度数据。
所述处理部可以匹配由所述ROIC读出的电流值与所述存储部的反应度数据，而读出入射光的波长。
所述光检测元件还可以包括：输出部，用于从所述处理部接收所读出的入射光的波长信息，并向外部输出所述波长信息。
所述光检测元件还包括供所述多个半导体光检测芯片贴装的基板。
位于所述基板上的多个半导体光检测芯片可以以恒定的距离隔开布置。
所述ROIC、存储部及所述处理部可包含于所述基板。
所述基板还可以包括：输出部，接收由所述处理部读出的入射光的波长信息，并向外部输出所述波长信息。
所述ROIC、存储部及所述处理部布置于所述基板的外部。
所述光检测元件还可以包括侧壁部，位于所述基板上，并包围所述多个光检测芯片的侧面。
所述多个半导体光检测芯片可以包括相互隔开的第一半导体光检测芯片至第九半导体光检测芯片，所述第一半导体光检测芯片至第九半导体光检测芯片可以分别对第一波长至第九波长的光具有峰值反应度。
所述第一波长至第九波长可以依次减小，且以预定的大小减小。
根据本发明的又一方面的光检测元件可以包括：基板；以及多个半导体光检测芯片，位于所述基板上，彼此在不同的波长下具有峰值反应度，其中，所述基板可以包括读出集成电路(ROIC：Readout Integrated Circuit)，用于读出借助于入射到所述多个半导体光检测芯片的入射光而在所述多个半导体光检测芯片产生的电流值。
所述光检测元件还可以包括：存储部，包括所述多个半导体光检测芯片各自的基于波长的反应度数据；以及处理部，用于匹配由所述读出集成电路读出的电流值与所述存储部的反应度数据，其中，所述处理部匹配由所述读出集成电路读出的电流值与所述存储部的反应度数据而读出所述入射光的波长。
根据本发明的又一方面的电子装置包括所述光检测元件中的任意一个光检测元件。
根据本发明的又一方面，在读出入射到从光检测元件的光的波长的电子装置中，所述光检测元件包括：多个半导体光检测芯片，彼此在不同的波长下具有峰值反应度；读出集成电路(ROIC：Readout Integrated Circuit)，用于读出借助于入射到所述多个半导体光检测芯片的入射光而在所述多个半导体光检测芯片产生的电流值；存储部，包括所述多个半导体光检测芯片各自的基于波长的反应度数据；以及处理部，用于匹配由所述ROIC读出的电流值与所述存储部的反应度数据。
所述处理部可以匹配由所述ROIC读出的电流值与所述存储部的反应度数据而读出入射光的波长。
所述电子装置还可以包括：输出部，用于从所述处理部接收所读出的入射光的波长信息，并向外部输出所述波长信息。
所述电子装置还可以包括：显示部，用于显示从所述输出部输出的所述波长信息。
根据本发明的一方面的紫外线检测器包括：基于氮化镓系的紫外线检测元件，具有至少一个电极；集基于硅(Si)的集成电路部，配备有电连接于所述电极的至少一个焊盘，以处理所述紫外线检测元件的输出信号；光阻断层，形成于所述集成电路部的一侧面而阻断光反应性区域；壳体，收容贴装有所述紫外线检测元件的集成电路部，且配备多个电极以电连接于所述集成电路部的焊盘。
根据本发明的实施例，所述紫外线检测元件可以键合于集成电路部上，且所述紫外线检测元件形成于蓝宝石基板上，以实现与集成电路部之间的绝缘。
根据本发明的实施例，所述光阻断层可以包括多个层叠的金属层。
根据本发明的实施例，所述多个金属层可以布置于与层叠于各自的上侧或下侧的金属层错位的位置。
根据本发明的实施例，所述光阻断层还可以包括：绝缘层，夹设于多个金属层之间。
根据本发明的实施例，所述光阻断层还可以布置于如下的区域：将从所述紫外线检测元件输出的模拟信号转换为数字信号的模拟数字转换器(ADC:Analog DigitalConverter)块区域；与所述紫外线检测元件的电极以及壳体的电极电连接的焊盘周围区域；以及形成于所述集成电路部的边缘部分的密封环(seal ring)区域。
根据本发明的实施例，在所述集成电路部内还可以包括接地焊盘，所述接地焊盘用于防止静电。
根据本发明的实施例，在所述壳体的与紫外线检测元件对应的面可以形成透明材质的窗。
根据本发明的实施例，所述窗可以利用石英材质构成。
根据本发明的实施例，所述壳体的内部空间可以被填充剂填充。
根据本发明的实施例，所述填充剂可以利用使紫外线透射的透明的硅材质构成。
根据本发明的一实施例的紫外线指数计算装置包括：照度传感器，用于感测照度而产生照度信号；紫外线传感器，用于感测紫外线而产生紫外线信号；以及控制部，当由所述照度传感器感测的照度为预先设定的照度以上时，驱动所述紫外线传感器，并接收从所述紫外线传感器产生的紫外线信号而计算紫外线指数。
发明效果
根据本发明的一实施例，通过应用基于氮化铟镓(InGaN)或氮化镓铝(AlGaN)的按各波长的紫外线检测传感器，而非应用基于硅(Si)的紫外线检测传感器，从而能够提供大幅提高紫外线测定准确度的紫外线测定装置及配备此的便携式终端。
尤其，通过能够形成有效地结合紫外线检测传感器与读出集成电路(ROIC)的封装件，能够提供如工艺的简化及制造成本的节俭等附加的优点。
并且，根据本发明的实施例，可以提供一种如下的通用(universal)光检测元件：可以省略滤光器，并且无需根据用途而选择光检测元件，即可以与入射光的波长无关地得到应用。并且，通用光检测元件可以应用于多种电子装置。
进而，根据本发明的实施例，在位于壳体内的集成电路部上粘结而配备有紫外线检测元件，并且进一步形成使集成电路部与从外部入射的所有的光不发生反应的光阻断层，据此使入射的光信号仅以基于紫外线检测元件的信号值输出，从而能够提高检测准确度。
并且，根据本发明的实施例，通过在集成电路部配备能够阻断静电放电的专门的接地焊盘，以使紫外线检测元件的接地电极不直接连接于壳体的接地电极，从而能够提高紫外线检测元件的静电放电特性。
另外，根据本发明的实施例，可以提供一种如下的紫外线指数计算装置：通过使紫外线传感器与照度传感器联动，当测定的照度高于预先设定的值时，选择性地计算紫外线指数。尤其，由于紫外线传感器联动于照度传感器而驱动，所以能够无需由使用者运行专门的应用程序而自动提供基于紫外线指数的信息。
附图说明
图1是图示根据本发明的一实施例的紫外线测定装置的构成的说明图。
图2a及图2b是图示配备于图1的紫外线测定装置的紫外线传感器封装件的构成的说明图。
图3a至图3c是用于说明图1具有的紫外线传感器封装件的多种实现例的示例图。
图4至图6是图示分别利用多种UVA、UVB及UVC检测传感器测定的紫外线指数的结果的图表。
图7至图9是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件的立体图、平面图及剖面图。
图10是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件的半导体光检测芯片的剖面图。
图11是图示根据本发明的一实施例的光检测元件的半导体光检测芯片基于波长的反应度的图表。
图12是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件及包括此的电子装置的框图。
图13是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件的操作的流程图。
图14是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件的操作的一个例的图表。
图15是根据本发明的一实施例的紫外线检测器的平面图。
图16是根据本发明的一实施例的紫外线检测器的剖面图。
图17是在图15的紫外线检测器中应用的紫外线检测元件的平面图。
图18是在图15的紫外线检测器中应用的紫外线检测元件的剖面图。
图19是在图15的紫外线检测器中应用的集成电路的光阻断层的剖面图。
图20是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线指数计算装置的驱动系统的示意性的框图。
图21是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线指数计算装置的传感器部的示意性的平面图。
图22是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线指数计算装置的传感器部的示意性的剖面图。
图23是用于说明根据本发明的另一实施例的紫外线指数计算装置的驱动系统的示意性的框图。
图24是用于说明根据本发明的另一实施例的紫外线指数计算装置的传感器部的示意性的平面图。
图25是作为根据本发明的多种实施例的紫外线指数计算装置的智能电话的平面图。
图26是作为根据本发明的多种实施例的紫外线指数计算装置的智能手表的立体图。
具体实施方式
本发明可以体现为多种不同形态，因此并不限定于此处所说明的实施例。并且附图中为了对本发明进行明确的说明，省略与说明无关的部分，并且在整个说明书中对相似部分赋予相似的附图标号。
在整个说明书中，当提到某部分与另一部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，还包括将其他部分置于其中间而“间接连接”的情形。并且，当记载为某部分“包括”某构成要素，除非另有特别相反的记载，否则并不表示排除其他构成要素，而是意味着还可以包括其他构成要素。
以下，参照附图对上述的本发明的实施例进行具体的说明。以下说明的针对半导体层的各组成比、生长方法、生长条件、厚度等相当于是示例，以下说明并不限定本发明。例如，在标记为AlGaN(氮化铝镓)的情况下，铝(Al)及镓(GA)的组成比可以根据通常技术人员的需求而以多种方式得到应用。并且，以下所说明的半导体层可以利用本技术领域中具有普通知识水平的人员(以下，记载为“本领域普通技术人员”)所公知的多样的方法生长，例如，可以利用金属有机化学气相沉积(MOCVD：Metal Organic Chemical VaporDeposition)、分子束外延(MBE：Molecular Beam Epitaxy)或者氢化物气相外延(HVPE：Hydride Vapor Phase Epitaxy)等技术生长。只不过，在以下说明的实施例中，对半导体层利用金属有机化学气相沉积技术而在同一腔室内生长的情形进行了说明，流入到腔室内的源气体(source gas)可以根据组成比而利用本领域普通技术人员所公知的源气体，且本发明并不限定于此。
图1是图示根据本发明的一实施例的紫外线测定装置的构成的说明图，图2a及图2b是图示配备于图1的紫外线测定装置的紫外线传感器封装件的构成的说明图。
首先参照图1，根据本发明的一实施例的紫外线测定装置可以包括：紫外线检测传感器110、读出集成电路部120、存储器130及输入输出部140等。
紫外线检测传感器110执行直接接收从外部照射的光进而检测紫外线成分的功能，且根据可检测的紫外线的波长可以区分为长波紫外线(UVA)检测传感器、中波紫外线(UVB)检测传感器及短波紫外线(UVC)检测传感器等。
这种紫外线检测传感器110优选地根据本发明的申请人在先申请的专利文献(韩国公开专利公报第10-2014-086674号(发明名称：光检测元件)、韩国公开专利公报第10-2014-086617号(发明名称：光检测元件)、韩国公开专利公报第10-2014-092583号(发明名称：光检测元件)、韩国公开专利公报第10-2014-094080号(发明名称：光检测元件及包含光检测元件的光检测封装件)等)中记载的方式制造而成，然而本发明并不限定于此。
读出集成电路(ROIC)部120执行处理从紫外线检测传感器110输入的紫外线检测信息信号的功能。
读出集成电路是用于将输入信号转换为数字信号，进而转换为适于图像信号处理等的信号的电路。一般构成为具有放大功能、除噪功能及单元(cell)选择功能等各种功能，并且满足低功率、低噪音、线性、单一性及良好的频率响应特性等条件。
因此，应用于根据本发明的实施例的紫外线测定装置的读出集成电路部120可以执行如下功能：将由紫外线检测传感器110检测的检测信号处理为可以向输出部140直接提供的形态，或者利用所述检测信号而处理为可生成多种形态的附加信息的形态等。
在此过程中，根据本发明的实施例的紫外线测定装置可以构成为使用独立的处理器或存储器130等。进而，也可以配备输入部140等，所述输入部140用于从可利用由读出集成电路部120处理的紫外线检测信号来生成的多种紫外线信息中选择性地确认用户所需要的信息。
在图1的实施例中，输入部与输出部被表示为单一的输入输出部140，然而这并不仅仅表示如同触屏方式的输入输出装置那样同时提供输入功能以及输出功能的构成要素。
在此，配备于根据本发明的实施例的紫外线测定装置的紫外线检测传感器110可以是基于氮化铝镓(AlGaN)的UVB检测传感器。
如前文所述，UVB具有280nm～315nm的波长，虽然在适当暴露的情况下，具有合成维生素D等有益的作用，但在过度暴露的情况下，可能诱发皮肤癌或白内障等。因为这种UVB是在自然光状态下对人类的生活影响最多的紫外线波长，所以根据本发明的实施例的紫外线测定装置能够直接检测出这种UVB而提供紫外线光量信息(mW/cm2)，或者将此换算成指数信息(UV Index)并显示。进而还可以构成为执行如下功能：在当前的紫外线条件下生成适当量的维生素D所要求的时间信息的提醒或者危险警告等多种功能。
此时，配备于根据本发明的实施例的紫外线测定装置的UVB检测传感器110可以接合在读出集成电路部120上而构成为具有一体型的结构，并且可以具有在独立的外壳(未图示)内形成的封装件100的构成。这种情况下，紫外线自由透射的透光窗形成于所述外壳的UVB检测传感器110对应面，即紫外线检测传感器110的光入射面，从而提供保护传感器内部的电路等功能。
对于由紫外线检测传感器110与读出集成电路部120的接合所形成的紫外线传感器封装件100的具体构成，下面通过参照图2a及图2b进行更详细的说明。
首先参照图2a，配备于根据本发明的实施例的紫外线测定装置的紫外线检测传感器110及读出集成电路部120封装件100可以在形成有多个电极105的外壳内形成。
在此，构成所述紫外线检测传感器110的InxGa1-xN(0<x<1)或者AlxGa(1-x)N(0<x<1)元件可以形成于如蓝宝石基板或碳化硅(SiC)基板等绝缘性基板上。进而，利用这种绝缘性基板能够使紫外线检测传感器110与读出集成电路部120绝缘。因此，对于本发明的紫外线测定装置而言，在用于构成封装件100的紫外线检测传感器110与读出集成电路部120的接合过程中，无需专门的绝缘层形成过程。作为参考，在对本发明的实施例的说明中，可能部分记载为紫外线检测传感器110形成于蓝宝石基板上。但是，本发明并不限定于此，本发明的紫外线检测传感器可以形成于蓝宝石基板或SiC基板等普通的绝缘性基板上。
换句话说，可以在省略专门的绝缘层形成工序的情况下，将元件的底面利用作为绝缘物质的蓝宝石等的基板形成的紫外线检测传感器110直接接合到读出集成电路部120的上表面，从而不仅能够实现工序的简化，还能够提供降低制造成本等附加效果。再进行补充的话，逐个制造紫外线检测传感器110与读出集成电路部120后，通过单纯接合工序对其进行接合，据此与通过半导体工艺形成的一体型的封装件元件不同，能够减少由于发生不良等而造成的成本损失风险。另外，通过省略用于各个元件之间的稳定的接合的绝缘层形成工序等，具有可提供工序简化和由此产生的制造成本的降低等效果的优点。此时，为了紫外线检测传感器110与读出集成电路部120之间的单纯接合，即使应用任意一种常用的手段也无妨。但是，在本发明的实施例中，可以利用银膏(Ag paste)等具有导电性及高导热性的特性的粘合剂进行粘合。
此处，在外壳的紫外线检测传感器110的对应面可以形成能够使紫外线自由透射的透光窗115。因此，为了保障紫外线的透过率且保护紫外线检测传感器110等的内部电路，可以利用石英(quartz)材质形成这种透光窗115，或者利用硅(Si)材质等的填充剂125填充外壳(case)内部。
作为参考，对于硅材质的填充剂125而言，在被照射超过自然光范围的强紫外线，或者被暴露于几乎不存在于自然光内的UVC等的情况下，具有由于发生黄变现象而诱发随后的不准确的测定等缺点。因此，对于不是作为以自然光为对象的生活用品的紫外线测定装置而言，可以配备石英材质的透光窗115。
另外，配备于根据本发明的实施例的紫外线测定装置的紫外线检测传感器110可以优选地利用UVB检测传感器构成。但是，本发明的构成并不一定限定于此，本发明的紫外线检测传感器110可以利用UVB检测传感器、[UVA检测传感器+UVB检测传感器]、[UVB检测传感器+UVC检测传感器]，或者[UVA检测传感器+UVB检测传感器+UVC检测传感器]等多种组合构成。
在图2中图示了具有[UVA检测传感器+UVB检测传感器+UVC检测传感器]的组合的紫外线测定装置的构成例。参照图2b可以确认，配备于根据本发明的实施例的紫外线测定装置的紫外线检测传感器及集成电路(IC)封装件100可利用在读出集成电路部120上接合形成的UVA检测传感器110A、UVB检测传感器110B、UVC检测传感器110C，以及形成有电极105与透光窗115等的外壳等构成。
在此，构成各个紫外线检测传感器110A、110B、110C的InxGa1-xN(0<x<1)或者AlxGa(1-x)N(0<x<1)元件利用形成于蓝宝石基板等绝缘物质层114上的活性层112构成。因此，利用这种绝缘物质层114，可以不进行专门的绝缘层形成工序而实现紫外线检测传感器110A、110B、110C与读出集成电路部120之间的直接接合。
对于UVA检测传感器而言，执行检测具有315nm～400nm的波长的UVA的功能，且可以构成为基于InxGa1-xN(0<x<1)的光敏传感器(photo sensor)的形态。进而，对于UVB检测传感器110B与UVC检测传感器110C而言，执行检测具有280nm～315nm的波长的UVB以及具有100nm～280nm的波长的UVC的功能，且可以利用基于氮化铝镓(AlGaN)的光敏传感器等构成。此时，对于构成UVB检测传感器110B的氮化铝镓(AlGaN)物质而言，可以构成为包含大约20％的铝(Al)成分，对于构成UVC检测传感器110C的氮化铝镓(AlGaN)物质而言，可以构成为包含大约40％的铝(Al)成分。
对于这种紫外线检测传感器110A、110B、110C的制造方法，在本发明的申请人的在先申请的专利文献(韩国公开专利公报第10-2014-086674号(发明名称：光检测元件)、韩国公开专利公报第10-2014-086617号(发明名称：光检测元件)、韩国公开专利公报第10-2014-092583号(发明名称：光检测元件)、韩国公开专利公报第10-2014-094080号(发明名称：光检测元件及包含光检测元件的光检测封装件))中进行了详细的说明。
另外，图2a及图2b中示意性地图示为在外壳的下表面形成的电极105电连接于读出集成电路部120，并且读出集成电路部120再次电连接于各个紫外线检测传感器110A、110B、110C。然而，本发明并不限定于上述的构成，可以应用其他常用的手段使配备于根据本发明的实施例的紫外线测定装置的各个元件之间电连接。
对于以上所公开的根据本发明的实施例的紫外线测定装置而言，利用对应于各个波长的紫外线检测传感器直接检测到的按各个波长的检测信息，给用户提供正确的紫外线信息。
即，与基于硅的紫外线检测传感器不同，能够提供准确且多样的信息，包括：通过分别检测按各个波长的紫外线(UVA、UVB、UVC)而获取的紫外线光量信息(mW/cm2)、紫外线指数信息、紫外线的开/关(ON/OFF)信息、利用UVB指数的维生素D生成提醒信息、或者基于按各个波长的紫外线(UVA、UVB、UVC)指数的安全提醒信息或危险警告信息等。
进而，安全提醒信息或危险警告信息等可以利用通过各个紫外线检测传感器而得到的按波长的紫外线检测信息而形成。因此，通过综合考虑按波长的紫外线光量以及用户的暴露时间等，可以为用户提供可维持安全的水平的时间信息等，或者可以提供超过安全的水平的警告信息等。尤其，对于根据本发明的实施例的紫外线测定装置或者配备此的便携式终端机等而言，可以独立地配备对应于两个以上的波长的检测传感器。据此，可以构成为，为提高由各个检测传感器检测的结果的准确度而利用其他传感器的检测值信息。对此，通过图4至图6进行更为详细的说明。
此时，各个安全或者危险等的提醒信息可以再次细分为多种阶段，并且可以利用与此对应的相互不同的形态表示，例如，可以利用相互不同的警告音或显示颜色等表示。
并且，可通过根据本发明的实施例的紫外线测定装置提供的紫外线信息并不仅限定于前文所提及的紫外线光量信息、紫外线指数信息、维生素D生成提醒信息或安全/危险提醒信息等，还可以提供可利用通过各个紫外线检测传感器检测的紫外线检测信息进行加工或者生成的某种形态的附加信息。
另外，这种紫外线测定装置也可以被提供为专门的独立的设备(device)，或者可以以搭载于智能电话等个人便携式终端的形态被提供。因此，本发明可以提供配备如上所述的根据本发明的实施例的紫外线测定装置的个人便携式终端。
换句话说，在配备电源部、处理器、存储器及显示部等的智能电话等个人便携式终端机的一面上，以暴露构成所述紫外线测定装置的紫外线传感器封装件的外壳透光窗115的方式搭载紫外线测定装置。因此，用户在日常生活中能够便利地且实时地进行紫外线测定，且通过紫外线测定结果而实现多种信息的利用。这种情况下，紫外线测定装置可以形成为利用配备于所述便携式终端的输出部或输入部，而不是配备另外的输出部或输入部。
在此，搭载于根据本发明的实施例的便携式终端的紫外线测定装置包括通过紫外线检测传感器以及读出集成电路的接合而构成的封装件。并且，紫外线检测传感器可以是蓝宝石基板上形成的基于GaN或者InGaN或者AlGaN的元件。
图3a至图3c是用于说明图1中所具有的紫外线传感器封装件的多种实现例的示例图。
首先在图3a中示出了在读出集成电路部120的上表面区域中的不与紫外线检测传感器110重叠的至少一部分区域形成空腔(cavity)150的实施例。
对于应用这种构成的情况而言，紫外线传感器封装件不仅相对轻量化，而且通过减小占有空间面积而具有小型化等优点。
并且在图3b中，通过在读出集成电路部120内的紫外线检测传感器110的下部区域配备热管(heat pipe)160，能够使从紫外线检测传感器110产生的热更积极地向外部排出。
热管160可以利用导热性相对更高的物质构成，应用于本发明实施例的热管160可以应用某种普通的高导热性物质，然而本发明并不限定于此。另外，在图3c中图示了如下的情形：读出集成电路部120与紫外线检测传感器110能够以仅维持电连接的状态被相互隔开，或者能够以仅具有最小限度的侧面接触的方式构成，而不是以接合于读出集成电路部120上部等形态配备读出集成电路部120。
这种情况下，即使不如图3b所示地地专门配备热管等构成要素，也能够通过模块直接散热，从而轻易解决发热的问题，不仅如此，还具有封装件的高度变小等附加优点。
图4至图6是分别图示利用多种UVA、UVB及UVC检测传感器测定紫外线指数的结果的图表，图示了针对按各个波长的紫外线分别采用A、B、C、D的各不相同的检测传感器而检测UV的结果的图表。
例如，通过图3至图5可以确认：在相比于UVA具有更高能量的UVB入射时，不仅UVB检测传感器发生反应，UVA检测传感器也一同发生反应；在UVC入射时，不仅UVC检测传感器发生反应，UVA及UVB检测传感器也全部发生反应。因此，在利用这种紫外线检测特性的情况下，根据本发明的实施例的紫外线测定装置能够提供更准确的紫外线检测信息。
即，若预先对按各个紫外线检测传感器的反应程度进行数字化而储存在数据库中，则为了计算更准确的UVA检测量，可以综合应用UVA传感器以外的UVB或UVC检测传感器的检测结果。并且，为计算更准确的UVB检测量，可以综合应用UVB传感器以外的UVC检测传感器的检测结果。
并且，若采用不同的方式，则可以综合应用UVA及UVB检测传感器的检测结果而计算更准确的UVB检测量，或者也可以通过综合应用UVA、UVB及UVC检测传感器的检测结果而计算UVC的检测量。
换句话说，UVA检测传感器所显示的UVA检测指数中包含了基于UVB及UVC成分的数值，考虑到这一点，可以通过根据检测传感器的性能进行的校正而计算更准确的UVA指数。相反，对于UVC检测指数而言，UVA、UVB及UVC检测传感器均检测到UVC，考虑到这一点，可以通过根据按各个检测传感器的性能特性进行的数值校正等而计算更准确的UVC指数。
但是，根据紫外线检测传感器的制造公司及传感器的性能等，如图4至图6所示，在相同条件下计算出的值也相互不同，考虑到这一点，可以预先设定根据各个传感器性能的校正系数等。
作为参考，若本发明是通过UVA检测传感器及UVB检测传感器这两种传感器的组合来构成的情况，通过综合这些传感器的检测结果而校正检测值，可以计算相对更准确的UVA及UVB检测量。
如目前所述的本发明，通过应用基于InxGa1-xN(0<x<1)或者AlxGa(1-x)N(0<x<1)的按各个波长的紫外线检测传感器，可以直接且准确地检测按各个波长的紫外线光量。进而，通过构成有效地接合这种紫外线检测传感器与读出集成电路(ROIC)的封装件，能够提校正供制造工序的简单化以及由此产生的制造成本的降低等效果。并且，为了紫外线检测传感器与读出集成电路之间的单纯接合，可以应用银(Ag)膏等具有导电性和高导热性粘合剂等。
图7至图9是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件的立体图、平面图及剖面图。图10是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件的半导体光检测芯片的剖面图。图11是图示根据本发明的一实施例的光检测元件的半导体光检测芯片的根据波长的反应度的图表。
参照图7至图9，光检测元件200包括多个半导体光检测芯片201至209。进而，所述光检测元件200还可以包括基板310、侧壁部320及盖部330。并且，光检测元件200包括读出集成电路(ROIC:Readout Integrated Circuit)，进而，还可以包括处理部(未图示)、存储部(未图示)及输出部(未图示)。
基板310可以是绝缘性基板或者导电性基板，可以包括导电性图案，并且可以支撑多个半导体光检测芯片201至209，只要是满足上述条件的基板，则不受限制。例如，基板310可以是包括导电性图案的印刷电路板(PCB)。这种情况下，多个半导体光检测芯片201至209可以分别通过布线(wiring)340电连接于所述印刷电路板的导电性图案。并且，基板310还可以包括使光检测元件200连接于外部的端子(未图示)，并且所述端子可以布置于基板310的侧面或者下表面。
并且，基板310可以包括读出集成电路(ROIC:Readout Integrated Circuit)，进而，还可以包括处理部(未图示)、存储部(未图示)及输出部(未图示)。所述ROIC可以电连接于多个半导体光检测芯片201至209。所述ROIC、处理部、存储部及输出部也可以位于基板310的内部，还可以位于基板310的至少一面上。例如，可以布置为使多个半导体光检测芯片201至209位于基板310的上表面，且使ROIC、处理部、存储部及输出部位于基板310的下表面。但是，本发明并不限定于此。
并且，在多种实施例中，所述ROIC、处理部、存储部及输出部中至少一个也可以布置于基板310的外部。即，例如，图7至图9中图示的基板310上布置有多个半导体光检测芯片201至209，基板310电连接于多个半导体光检测芯片201至209，所述ROIC、处理部、存储部及输出部可以安装于外部的独立的基板(未图示)。此时，所述ROIC、处理部、存储部及输出部中的至少一个可以电连接于基板310，并且，基板310与所述独立的基板可以相互电连接。作为另一个例子，所述ROIC可以包含在基板310，并且剩余的处理部、存储部及输出部可以安装于外部的独立的基板，且可以实现多种变形。
另外，与ROIC、处理部、存储部及输出部关联的内容将在后面进行详细说明。
多个半导体光检测芯片201至209包括至少两个半导体光检测芯片，且可以位于基板310上。在本实施例中，多个半导体光检测芯片201至209可以包括第一光检测芯片201、第二光检测芯片202、第三光检测芯片203、第四光检测芯片204、第五光检测芯片205、第六光检测芯片206、第七光检测芯片207、第八光检测芯片208及第九光检测芯片209。但是，本发明并不限定于此，光检测芯片的数量可以实现多种变更。
多个半导体光检测芯片201至209可以分别制造为多种形态，例如，可以是肖特基接合半导体光检测芯片。图10图示了根据一实施例的半导体光检测芯片的剖面。
参照图10，半导体光检测芯片(201至209中至少一个)包括基底层230、光吸收层250及肖特基接合层260。进而，所述光检测芯片(201至209中至少一个)还可以包括基板310、缓冲层220、低电流阻断层240、第一电极271及第二电极273。
基板310位于元件的低部，且可以是能够使半导体层生长的生长基板。例如，基板310可以包括蓝宝石基板、SiC基板、ZnO基板、GaN基板或者AIN基板等氮化物系基板。在本实施例中，所述基板310可以是蓝宝石基板。基板310也可以被省略。
基底层230可以位于基板310上。基底层230可以包括(AI、In、Ga)N等氮化物系半导体层，例如，可以包括GaN层。基底层230还可以包含Si等杂质而掺杂为n型或未掺杂(undoped)。由于氮化物系半导体即使在未掺杂的形态下也具有n型的特性，所以可以根据需求而确定掺杂与否。在基底层230包含Si而掺杂为n型的情况下，所述Si的掺杂浓度可以是1×108以下。另外，基底层230可以具有大约2μm的厚度。
另外，基底层230与基板310之间还可以布置有缓冲层220。缓冲层220可以包含与基底层230类似的物质，例如，可以包括GaN层。缓冲层220可以具有大约25nm的厚度，并且可以是生长在比基底层230相对较低的温度(例如，500至600)的层。缓冲层220具有使基底层230的结晶性良好的作用，因此，通过还形成缓冲层220，可以提高基底层230的光学、电特性。并且，在基板310是如蓝宝石基板等异质基板的情况下，缓冲层220可以起到使基底层230生长的种子层的作用。
并且，缓冲层220及基底层230可以分别构成为单层或多层。基底层230可以包括在相互不同的工艺条件下生长的GaN层，例如，可以包括在不同生长温度，生长压力及液体流量条件下生长的层。因此，在基底层230内n型掺杂浓度可以随生长方向变化。并且，在基底层230包括AlGaN、InGaN等三成分系或者AlInGaN等四成分系氮化物半导体层的情况下，可以形成具有相互不同的组成比的氮化物半导体层。例如，基底层230可以包括至少一个的u-GaN层以及形成于所述u-GaN层上的至少一个n-GaN层。进而，至少一个u-GaN层以及至少一个n-GaN层可以分别形成为多个，且多个u-GaN层与多个n-GaN层可以分别包括在相互不同工艺条件下生长的u-GaN层以及n-GaN层。
低电流阻断层240位于基底层230上，且可以包括多层结构层。所述多层结构层可以包括包含(Al、In、Ga)N的二元系至四元系氮化物半导体层，进而，所述多层结构层可以具有由具有彼此不同的组成比的至少两个氮化物层反复层叠的结构。此时，各个氮化物层可以具有5～10nm的厚度。并且，所述多层结构层可以包括由3～10对氮化物层叠而成的结构，每对氮化物层具有相互不同的组成比。
在所述多层结构层层叠的氮化物半导体层可以根据光吸收层250的氮化物层的组成而决定。例如，在所述光吸收层250包括AlGaN层的情况下，所述多层结构层可以包括AlN层/AlGaN层或者AlGaN层/AlGaN层的反复层叠结构。并且，在所述光吸收层250包括InGaN层的情况下，所述多层结构层可以包括InGaN层/InGaN层、GaN层/InGaN层或者AlInGaN层/AlInGaN层的反复层叠结构，且在光吸收层250包括GaN层的情况下，所述多层结构层可以包括GaN层/InGaN层、InGaN层/InGaN层或者GaN层/GaN层的反复层叠结构。
并且，低电流阻断层240可以具有多层结构层，且各层的界面的带隙能可以相对大于其他部分。通过使各个氮化物层在相互不同的压力下生长而可以提供具有相互不同的组成比的氮化物层的层叠结构。例如，在形成包括AlxGa(1-x)N层与AlyGa(1-y)N层反复层叠的结构的多层结构层的情况下，使AlxGa(1-x)N层在约100Torr的压力下生长，并使AlyGa(1-y)N层在约400Torr的压力下生长。此时，在除压力以外其他生长条件相同的情况下，在更低的压力下生长的AlxGa(1-x)N层相比于在更高的压力下生长的AlyGa(1-y)N层可以具有更高的Al组成比。
如上所述，在相互不同的压力下生长成的氮化物层由于生长压力的差异可以具有相互不同的生长率。由于所述氮化物层具有相互不同的生长率，从而可以阻断在生长过程中位错(dislocation)被传播，或者可以改变位错的传播路径，进而可以减小在后续工序中生长的其他半导体层的位错密度(dislocation density)。进而，在使反复层叠的层的组成比相互不同的情况下，可以缓和因晶格常数的差异而引起的应力，因此能够使在后续工序中生长的其他的半导体层结晶性更优异，并能够防止发生裂缝(crack)等损伤。尤其，在使Al比率为15％以上的AlGaN生长在低电流阻断层240上的情况下，可以有效地防止在AlGaN层发生裂缝，进而可以解决在AlN层或GaN层上形成AlGaN层时产生裂缝的问题。根据本实施例，通过在光吸收层250下部形成包括多层结构层的低电流阻断层240，可以使光吸收层250的结晶性更优异，并且防止在光吸收层250发生裂缝。若光吸收层250具有优异的结晶，则可以提高所述光检测芯片(201至209中至少一个)的量子效率。
另外，低电流阻断层240可以具有高于光吸收层250的缺陷密度。通过控制低电流阻断层240的生长条件可以确定低电流阻断层240的缺陷密度。例如，通过使低电流阻断层240在低于基底层230的温度下生长，或者改变压力条件，可以提供包括缺陷密度相对较高的氮化物系半导体的低电流阻断层240。低电流阻断层240的缺陷可以阻断从光吸收层250通过低电流阻断层240流向基底层230的微电流。即，产生微电流的电子(electron)被低电流阻断层240的缺陷捕获，从而可以防止由于这种微电流造成的光检测芯片(201至209中至少一个)的反应。因此，可以提供具有高检测效率的光检测芯片(201至209中至少一个)。
光吸收层250位于低电流阻断层240上。光吸收层250可以包括氮化物半导体层，例如，可以包括GaN层、InGaN层、AlInGaN层及AlGaN层中至少一个层。由于氮化物半导体层根据所含有的3族元素的种类确定能带隙的大小，因而可以考虑要在光检测芯片(201至209中至少一个)检测的光的波长而确定光吸收层250的氮化物半导体物质。例如，检测UVA区域的紫外线光的光检测芯片(201至209中至少一个)可以包括具有GaN层或者InGaN层的光吸收层250，检测UVB区域的紫外线光的光检测芯片(201至209中至少一个)可以包括Al组成比为28％以下的AlGaN层的光吸收层250，检测UVC区域的紫外线光的光检测芯片(201至209中至少一个)可以包括Al组成比为28％～50％的AlGaN层的光吸收层250。但是，本发明并不限定于此。
光吸收层250具有约0.1至0.5μm的厚度，为了提高光检测效率可以形成为具有0.1μm以上的厚度。通常，由于在AlN层或GaN层上形成光吸收层250，若以0.1μm以上的厚度形成包括Al组成比为15％的AlGaN层的光吸收层250，则具有很容易发生裂缝的问题。因此，光吸收层250的厚度为0.1μm以下而较薄，导致元件制造良率及光检测效率低。相反，由于本发明在包括多层结构层的低电流阻断层240上形成光吸收层250，所以可以防止光吸收层250发生裂缝，从而能够制造具有0.1μm以上的厚度的光吸收层250。因此，本发明的光检测芯片(201至209中至少一个)具有较高的光检测效率。
肖特基接合层260位于光吸收层250上。肖特基接合层260与光吸收层250可以彼此形成肖特基接触，所述肖特基接合层260可以包含ITO、Ni、Co、Pt、W、Ti、Pd、Ru、Cr和Au中的至少一个。肖特基接合层260的厚度可以考虑透光度及肖特基特性得到调节，例如，可以以10nm以下的厚度形成。
进而，所述光检测芯片(201至209中至少一个)还可以包括位于肖特基接合层260与光吸收层250之间的盖(cap)层(未图示)。盖层可以是包含镁(Mg)等杂质而被p型掺杂的氮化物半导体层。盖层可以具有100nm以下的厚度，优选地，可以具有5nm以下的厚度。盖层可以提高元件的肖特基特性。
光检测芯片(201至209中至少一个)可以包括光吸收层250及低电流阻断层240被部分去除而使得基底层230表面被暴露的区域。第二电极273可以布置于所述基底层230被暴露的区域上，且第一电极271可以布置于肖特基接合层260上。
第一电极271可以包含金属，且可以由多重层形成。例如，第一电极271可以包括Ni层/Au层所层叠的结构。第二电极273可以与基底层230形成欧姆接触，且可以由包括金属的多重层形成。例如，第二电极273可以包括Cr层/Ni层/Au层所层叠的结构。但是，本发明并不限定于上述实施例。即，对第一电极271与第二电极273各自而言，只要是第一电极271与肖特基接合层260电连接且第二电极273与基底层230电连接的结构，则不会受限制。
再次参照图7至图9，多个光检测芯片可以分别在彼此不同的波长下具有峰值反应度。例如，第一至第九光检测芯片201至209可以分别具有在如图11所示的基于波长的反应度。即，第一光检测芯片201在相对最长的波长下具有峰值反应度，第九光检测芯片209在相对最短的波长下具有峰值反应度。并且，第一光检测芯片201至第九光检测芯片209分别对于第一波长W1至第九波长W9的光具有峰值反应度。此时，第一波长W1至第九波长W9的值可以以大致恒定的大小减小。因此，本实施例的光检测元件可相对于多种波长表现出大致均一的光检测特性。
并且，第一光检测芯片201至第九光检测芯片209可以以大致恒定的距离隔开布置，进而，可以排列为有规则的图案。例如，如图7及图8所示，第一光检测芯片201至第九光检测芯片209可以布置为3行3列，且以大致恒定的距离隔开布置。因此，从第一光检测芯片201至第九光检测芯片209入射的入射光可以大致恒定地入射到光检测芯片，进而可以提供具有均一的光检测特性的光检测元件200。
侧壁部320可以位于基板310上，并且，可以包围多个光检测芯片201至209。因此，在被侧壁部320包围的空间可以形成空腔(cavity)325，且多个光检测芯片201至209可以布置于所述空腔325内。侧壁部320可以保护多个光检测芯片201至209，并且起到将入射的光诱导至多个光检测芯片201至209侧的作用。因此，侧壁部320可以具有光反射性或半透光性的特性。侧壁部320可以由多种聚合物、陶瓷或者金属物质形成。
盖部330可以被侧壁部320的端部321支撑而位于多个光检测芯片201至209上。盖部330可以与多个光检测芯片201至209隔开，且可以覆盖空腔325而从外部保护多个光检测芯片201至209。并且，盖部330可以具有使入射光透射的透光性。盖部330例如可以由透光性聚合物、透光性陶瓷或者透光性玻璃等形成。
以下，参照图12及图13，对根据多种实施例的光检测元件200、光检测元件200的操作以及包括光检测元件200的电子装置进行说明。图12是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件及包括此的电子装置的框图，图13是用于说明根据本发明的一实施例的光检测元件的操作的流程图。
参照图12，在一实施例中，光检测元件200可以包括多个半导体光检测芯片201至209及读出集成电路(ROIC：Readout Integrated Circuit)352，进而，所述光检测元件200还可以包括处理部351、存储部353和输出部354。并且，光检测元件200还可以包括基板310，且读出集成电路(ROIC)352可以包含在所述基板310。进而，所述基板310还可以包括处理部351、存储部353及输出部354中的至少一个。
并且，在多种实施例中，可以提供包括光检测元件200的电子装置。此时，电子装置还可以包括显示从光检测元件200输出的入射光的信息的显示部360。
首先，多个半导体光检测芯片201至209可以包括至少两个半导体光检测芯片，例如，如图7至图11的实施例所示，可以包括第一半导体光检测芯片201至第九半导体光检测芯片209。
读出集成电路352可以电连接于多个半导体光检测芯片201至209，且读出由多个半导体光检测芯片201至209产生的电流值。此时，读出集成电路352可以按半导体光检测芯片来分别独立地读出由半导体光检测芯片201至209各自产生的电流值。例如，在借助入射光而在第一半导体光检测芯片至第四半导体光检测芯片201、202、203、204产生电流的情况下，读出集成电路352可以分别独立地读出由第一半导体光检测芯片至第四半导体光检测芯片201、202、203、204各自产生的电流值。如上所述，读出集成电路352可以构成为包含在基板310，或者也可以布置于基板310的外部。
存储部353包括多个半导体光检测芯片201至209各自的针对波长的反应度数据。例如，存储部353可以储存如图11所示的基于波长的反应度图表的数据。因此，存储部353可以提供对应于由多个半导体光检测芯片201至209各自产生的电流(反应度)的入射光的波长信息。存储部353只要是能够存储数据的介质则不受限制，例如，可以包括半导体存储元件。如上所述，存储部353可以构成为包含在基板310上，或者也可以布置于基板310的外部。
处理部351可以连接于读出集成电路352与存储部353，且匹配(matching)由读出集成电路352读出的电流值与存储于存储部353的多个半导体光检测芯片201至209的反应度数据。处理部351通过这种匹配读出入射光的波长。因此，处理部351可以从读出集成电路352接收多个半导体光检测芯片201至209的电流值，并可以与存储部353互相收发信息。并且，处理部351可以向其他构成部分发送读出的入射光的波长信息，例如，可以向输出部354发送所述波长信息。处理部351可以包括能够运算的处理器。如上所述，处理部351可以构成为包含在基板310，或者也可以布置于基板310的外部。
输出部354可以连接于处理部351，且可以从处理部351接收入射光的波长信息，并向外部输出接收的所述波长信息。如上所述，输出部354可以构成为包含在基板310，或者也可以布置于基板310的外部。
以下，参照图13，对光检测元件200的操作进行说明。首先，光入射到光检测元件200(S101)。由于所述入射光，多个半导体光检测芯片201至209中至少一部分的半导体光检测芯片发生反应。因此，由发生反应的半导体光检测芯片产生电流，此时产生的电流的大小可以根据各半导体光检测芯片的反应度而不同(S102)。以这种方式产生的电流被传递至读出集成电路352，且读出集成电路352测定电流值并读出在哪个半导体光检测芯片产生了哪一程度的大小的电流(S103)。接着，处理部351从读出集成电路352接收读出的电流值，并且，从存储部353接收各半导体光检测芯片的基于波长的反应度数据。处理部351对这样接收的电流值与反应度数据进行匹配(S104)。处理部351利用通过所述匹配获取的信息，读出入射光的波长(S105)。接下来，处理部351向输出部354发送读出的入射光的波长信息，输出部354向外部输出所述波长信息(S106)。
参照图14，通过更具体的示例来对光检测元件200的操作及入射光的波长信息读出方法进行说明。图14是用于说明根据本发明的实施例的光检测元件的操作的一个例子的图表。
参照图14，入射光IL作为具有WIL的峰值波长的光，可以向光检测元件200入射。根据射光IL的波段，第一半导体光检测芯片201至第五半导体光检测芯片205可以发生反应，进而产生电流。此时，第一半导体光检测芯片201的反应度为R1，在第一半导体光检测芯片201产生对应于所述反应度R1的电流。与此类似，在第二半导体光检测芯片202产生对应于所述反应度R2的电流，在第三半导体光检测芯片203产生对应于所述反应度R3的电流，在第四半导体光检测芯片204产生对应于所述反应度R4的电流，在第五半导体光检测芯片205产生对应于所述反应度R5的电流。通过读出集成电路352进行读出在第一半导体光检测芯片201至第五半导体光检测芯片205产生的电流值。读出集成电路352可以将在各半导体光检测芯片产生的电流值分别独立地读出。处理部351通过匹配所述电流值与在存储部353储存的反应度数据，从而可以逆推而读出入射光IL的波段。
如上所述，根据上述实施例的光检测元件200包括多个半导体光检测芯片，并且可以通过如下的方式读出入射光的波长：预先存储所述多个半导体光检测芯片的反应度数据，并将这些反应度数据与实际借助入射光产生的电流值进行比较，从而读出入射光的波长。因此，相比于只能检测窄带域的波长的光的一般的光检测元件，本实施例的光检测元件200通过包括多个半导体光检测芯片，从而可以加宽可检测的波段。
对于一般的光检测元件的而言，具有如下的缺点：只对特定波段的光发生反应，或者根据应用的半导体的特性，截止(cut off)斜率及反应度的半值宽度不同，因此需要根据不同的用途而应用不同的光检测元件。例如，在需要同时检测UVC区域的光及UVA区域的光的情况下，需要至少两个光检测元件。相反，根据本发明的实施例的光检测元件200能够检测宽带域的波长，而无需根据用途选择光检测元件200。即，根据实施例，可以提供可与入射光的波长无关地得到应用的通用(universal)光检测元件。
此外，光检测元件200不需要滤光器，因此可以使光检测元件200简单化及小型化。对于一般的硅(Si)系列的光检测元件而言，由于基于波长的反应度的差异不大，所以为了检测特定波长的光而需要滤光器。相反，对于由氮化物系半导体形成的多个半导体光检测芯片201至209而言，基于波长的反应度的差异明显，且具有具备cut-off斜率的反应度，因而不需要滤光器即可以检测出准确的入射光的波长。因此，光检测元件200被设计成包括由这些氮化物系半导体形成的半导体光检测芯片，并且所述多个半导体光检测芯片在不同波长下具有相互不同的反应度，进而可以提供滤光器被省略的通用光检测元件。
另外，根据多种实施例的电子装置可以包括光检测元件200。所述电子装置只要是要求入射光的检测及入射光波长的读出的电子装置，则可以采用任何一种。例如，所述电子装置可以包括要求光传感器的便携式电子装置(例如，智能电话、电子手表、智能手表、便携式医疗器械等)、要求光传感器的医疗器械、要求光传感器的安全装置等。在某些实施例中，所述电子装置还可以包括显示部360，且可以在所述显示部360显示由光检测元件200读出的入射光的波长信息。
图15是配备根据本发明的一实施例的紫外线检测元件的壳体(housing)的平面图，图16是配备根据本发明的一实施例的紫外线检测元件的壳体的剖面图。
参照图15及图16，根据本发明的一实施例的紫外线检测器390包括形成有紫外线检测元件400和光阻断层700的集成电路部500及壳体600。
紫外线检测元件400作为基于氮化镓(GaN)系的半导体元件，键合于集成电路部500的上表面。在平面上观察时，紫外线检测元件400可大致形成为四边形。紫外线检测元件可以是与UVA、UVB、UVC的紫外线区域对应的任意一个传感器，根据需求，UVA、UVB、UVC中的两种或者三种可全部键合于集成电路部。
集成电路部500将从紫外线检测元件400输出的模拟信号转换为数字信号，并将该输出信号传递至存储部，并且使该输出信号能够被表现为程序化的值，最终使其通过显示部向外部显示。集成电路部500可以贴装于壳体600的上表面中央，且形成为具有大致为四边形的平面的板型。
集成电路部500可以由基于硅制作而成。例如，集成电路部500的硅基板作为掺杂有杂质的p型(或n型)半导体，通常可以使n型(或者p型)的硅薄膜层贴附于硅基板上，使得在该位置形成p型(或n型)区域，从而利用这些p型及n型半导体区域的组合构成回路。
紫外线检测元件400键合于集成电路部500的上表面，在集成电路部500上，可按接近于紫外线检测元件400的方式形成多个焊盘510。焊盘510将第一导线530作为媒介而电连接于紫外线检测元件400的第一电极和/或第二电极，使得从紫外线检测元件400输出的模拟信号输入到集成电路。
在集成电路部500可以具有如同齐纳二极管(Zener diode)的电路的构成要素，从而提高静电放电(ESD)特性。例如，为使静电放电薄弱的紫外线检测元件的电极不与壳体的电极直接连接，在集成电路部500还可以包括专门的接地焊盘520。
接地焊盘520在多个焊盘510中，例如可以布置于与源极电极(VSS)连接的焊盘接近的位置。并且多个焊盘510以第二导电线540为媒介电连接于壳体600的电极610。因此，紫外线检测元件400的电极(参考图17的480、490)并非直接连接于壳体600的电极610，而是将集成电路部500的如同齐纳二极管那样形成有防静电放电设备电路的焊盘510作为媒介而相互连接，据此导电线不暴露于外部，并且能够借助配备于集成电路部500的接地焊盘520通过静电放电保护紫外线检测元件400。
集成电路部500在制造时可能形成暴露硅的部分。在集成电路部500被暴露于太阳光的情况下，不仅紫外线流入到集成电路部500，而且可见光及红外线也可以流入到集成电路部500。此时，集成电路部500的被暴露的部分可能会与光发生反应而产生电流，这种情况下，该电流被添加到从紫外线检测元件400检测到的紫外线信号，从而影响到准确的紫外线检测。
因此，在键合有紫外线检测元件的集成电路部的一侧面，整体上形成光阻断层而阻断光反应性区域。
另外，在集成电路部500可能存在能够由所有的光而产生反应电流的区域，例如，将从紫外线检测元件400输出的模拟信号转换为数字信号的模拟数字转换器(ADC:AnalogDigital Converter)块区域；与紫外线检测元件400的电极及壳体600的电极电连接的焊盘510周围区域；形成于集成电路部500的边缘部分，以赋予管芯(die)与划片槽(scribeline)之间的边界的密封环(seal ring)区域等。通过光阻断层还布置在能够由所有的光产生反应电流的区域，进而可以确切地阻断光反应性区域。向后参照图5对光阻断层的结构再次进行说明。
壳体600可以收容紫外线检测元件400及集成电路部500，且在平面上观察时大致形成为四边形的形状。
在壳体600的上表面中央处贴装有集成电路部500，在其周围布置有多个电极，例如，源极电极(VSS)、漏极电极(VDD)、通信电极、接地电极(GND)等。其中任意一个电极，例如，源极电极可以以导电线为媒介而电连接于集成电路部500的焊盘510中的任意一个。
紫外线检测元件400粘结于集成电路部500上而形成，在壳体600的上表面可以与紫外线检测元件400对应地形成有透明材质的窗(window)620。窗620例如可以利用石英材质构成。
并且，也可以不形成窗，用填充材料填充壳体600的内部空间，以能够密封紫外线检测元件400及集成电路部500。此时可以使用能够使紫外线透射的透明的硅材质。硅材质可以在紫外线光的强度较弱的情况下使用。例如，若紫外线光的强度强，则由于在填充材料发生黄变等变化，从而不能长期使用。
图17是图示应用于图15的紫外线检测元件的一个例子的平面图，图18是图示应用于图15的紫外线检测元件的一个例子的剖面图。
参照图17及图18，紫外线检测元件400包括基板410、缓冲层420、低电流阻断层430、光吸收层440、覆盖层(capping layer)450、肖特基层460及绝缘膜层470。并且，根据一实施例的紫外线检测元件还可以包括第一电极480及第二电极490，以用于以第一导电线530为媒介而电连接于集成电路部500的焊盘510。
为了使半导体单晶生长，基板410可以利用氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)及氮化铝(AlN)等，并且主要可以利用定向程度高且通过精确的抛光而没有瑕疵或印痕的蓝宝石(sapphire)基板。在紫外线检测元件应用蓝宝石基板的情况下，具有即使紫外线检测元件400键合于集成电路部500，紫外线检测元件400与集成电路部500之间也能够自然实现绝缘的优点。此时，由于紫外线检测元件400直接键合于集成电路部500，具有易于制造紫外线检测器390的好处。
缓冲层420可以包括形成于基板410上的低温缓冲层421，以及形成于低温缓冲层421上的高温缓冲层422。
低温缓冲层421例如可以包括氮化镓(GaN)层。低温缓冲层421可以通过如下方式得到生长：使基板410位于金属有机化学气相沉积(MOCVD)装置反应管的基座(susceptor)，并将反应管内部的压力降为100torr以下而去除反应管内部的不纯气体，然后使反应管内部的压力维持在100torr并使温度上升至1100℃而热清洗异质基板410的表面后，再将温度降至500℃～600℃，优选地降至550℃，使Ga源(source)与氨气(NH3)流入。此时，反应管内的整体的气体流由氢气(H2)决定。
并且，为了确保在低温缓冲层421上生长的高温缓冲层422的结晶性与光学、电学特性，低温缓冲层421可以至少以25nm的厚度形成。
低温缓冲层421可以起到使高温缓冲层422具有良好结晶性的作用，因此可以提高高温缓冲层422的光学、电学特性。并且，基板410为如同蓝宝石基板的异质基板的情况下，低温缓冲层421也可以起到使高温缓冲层422生长的种子层(seed layer)的作用。
高温缓冲层422可以在低温缓冲层421生长后，在相比低温缓冲层421较高的温度下生长。高温缓冲层422例如可以通过使基座的温度升至1000℃～1100℃，优选地，升至1050℃而生长。此时，若温度小于1000℃，则光学、电学、结晶学特性降低，若温度超过1100℃，则可能导致表面的粗糙度增加且结晶性下降。
高温缓冲层422可以包含与低温缓冲层类似的物质。高温缓冲层例如可以包括氮化镓(GaN)层。虽然氮化物系半导体即使不进行掺杂也能够表现n型特性，但是为了确保n型效果也可以掺杂Si。在高温缓冲层422包含Si而被n型掺杂的情况下，Si的掺杂浓度可以是1×108以下。高温缓冲层422可以具有约2.5μm的厚度。
并且，高温缓冲层422可以通过在低温缓冲层421上生长1.5μm的未任意掺杂的GaN层而形成，当在高温缓冲层422上形成第一电极，例如，n型电极时，为了实现欧姆形成，通常也可以生长1μm的未任意掺杂Si的GaN层而形成防静电层423。即，对于肖特基接合结构的紫外线检测元件而言，肖特基接合结构的特性决定其静电放电(ESD)特性低于PIN结构的静电放电(ESD)特性，为了在这种肖特基接合结构中提高静电放电(ESD)能力，在低电流阻断层430生长前，可以追加地生长未任意地掺杂Si的、用于提高静电放电能力的GaN层。通过这样生长的防静电层423能够获得提高静电放电特性的效果。
低电流阻断层430相比于光吸收层440在较低的温度下生长于高温缓冲层422上。低电流阻断层430可以由各层Al含量相互不同的多层结构构成。例如，可以由Al含量相互不同的多个AlGaN层层叠而构成。并且，低电流阻断层也可以由单一AlGaN层形成，此时Al的含量可以是与光吸收层相同的组成。
层叠于低电流阻断层430的氮化物半导体层可以根据光吸收层440的氮化物层的组成而决定。例如，在光吸收层440包括Al组成比为20％的AlGaN层的情况下，低电流阻断层可以包括AlGaN层/AlGaN层反复层叠的结构。
通过使各个氮化物层在相互不同的压力下生长，可以提供具有相互不同组成比的氮化物层的层叠结构。例如，在低电流阻断层形成包括AlxGa(1-x)N层与AlyGa(1-y)N层反复层叠的结构的多层结构的情况下，可以使AlxGa(1-x)N层在约100Torr的压力下生长，并且使AlyGa(1-y)N层在约400Torr的压力下生长。
此时，除压力外其他生长条件相同的情况下，在更低压力下生长的AlxGa(1-x)N层相比于在更高压力下生长的AlyGa(1-y)N层可以具有更高的Al组成比。
如此，在相互不同的压力下生长的氮化物层由于生长压力的差异可以具有相互不同的生长率。由于氮化物层具有相互不同的生长率，从而在使反复层叠的层的组成比相互不同的情况下，由于可以缓解晶格常数差所引起的应力，可以使在后述工序中生长的不同的半导体层的结晶性更优异，且可以防止裂缝等损伤发生。
对于根据一实施例的紫外线检测元件而言，借助于可见光而产生在光吸收层440的电子被低电流阻断层430捕获，进而可以最大程度地防止元件被可见光驱动。如上所述，电流阻断层430相比于光吸收层440生长在较低的温度下，因此具有更高的缺陷密度。借助于可见光而产生的电子的量远远小于借助于紫外线而产生的电子的量，因此仅通过在低电流阻断层430存在的缺陷也能够充分地阻断电子的移动。即，由于低电流阻断层430相比于光吸收层440具有更高的缺陷密度，所以能够防止借助于可见光而产生的电子的移动。
另外，紫外线光照射到光吸收层440而产生的电子其数量远远多于借助于可见光产生的电子的数量，因而能够不被低电流阻断层430捕获而在元件形成电流。因此，根据本发明的一实施例的紫外线检测元件对可见光反应的程度很低，相比于一般的紫外线检测元件可以具有较高的紫外线对比可见光的反应比率。因此，根据一施例，可以提供具有高检测效率及可靠性的紫外线检测元件。
为了使由在光吸收层440吸收的除紫外线光以外的光能量产生的低电流最小化，低电流阻断层430的整体厚度可以形成为100nm以下。在低电流阻断层430由多个层形成的情况下，构成低电流阻断层430的各个层可以具有全部相同的厚度，或者可以具有彼此不同的厚度，并可以根据需求适当地选择各层的厚度及层的数量。
低电流阻断层430相比于光吸收层440可以具有更高的缺陷密度。通过使其相比于光吸收层440在更低的温度下生长，可以获得这种低电流阻断层430。例如，可以使光吸收层440在约1050℃下生长，使低电流阻断层430在比该温度低30～200℃的温度下生长。若使低电流阻断层430在比该温度低超过200℃的更低的温度下生长，则可能导致在低电流阻断层430上形成的光吸收层440的结晶性急剧降低，从而降低光吸收层440的量子效率，因此，优选地使低电流阻断层430在相比于光吸收层440低200℃的温度以内生长。若低电流阻断层430相比于光吸收层440在更低的温度下生长，则可以比光吸收层440具有更高密度的位错、空位(vacancy)等缺陷密度。
光吸收层440生长于低电流阻断层430上。例如，低电流阻断层430生长后可以生长利用AlxGa(1-x)N(0<x,0.7)层构成的光吸收层440。
光吸收层440可以以0.05μm～0.5μm的厚度生长，考虑裂缝等的影响，优选地使其以0.1μm左右的厚度生长。
并且，光吸收层440的能带隙根据要吸收的光的波长区域而不同，通过适当地调节Al的含量，可以选择性地生长具有期望的能带隙的光吸收层440。
覆盖层450生长于光吸收层440上。例如，在光吸收层440生长后，覆盖层450可以在该光吸收层440上生长成Al组成比高于光吸收层的AlGaN层。即，由于覆盖层450生长Al组成比高于光吸收层440的AlGaN层，肖特基势垒被最大化，从而更易于获得肖特基特性。
覆盖层450可以具有1nm～10nm的厚度，若覆盖层450的厚度过厚，则可能发生表现出光吸收层特性的现象。
肖特基层460形成于覆盖层450的一部分区域上。肖特基层460例如可以包含ITO、Ni、ATO、Pt、W、Ti、Pd、Ru、Cr、Au中的任意一个。尤其，在肖特基层460由紫外线光透射度优异的Ni形成的情况下，由于紫外线光透射率随着厚度增加而降低，因此紫外线光透射率优异，并且考虑到肖特基势垒特性，肖特基层460可以以3nm～10nm厚度形成。
绝缘膜层470可以以密封肖特基层460的方式形成于覆盖层上。例如，绝缘膜层470可以形成为覆盖肖特基层460，且形成为沿肖特基层460的边缘覆盖暴露于其外廓的覆盖层450的一部分。即，绝缘膜层470同时接触肖特基层460及覆盖层450的一部分，从而将肖特基层460固定在覆盖层450上，因此可以防止由在引线键合时发生的应力引起的肖特基层460的剥离(peeling)现象，从而具有提高紫外线检测元件400的可靠性性及良率(yield)的效果。并且绝缘膜层470可以作为针对外部静电的保护膜使用。绝缘膜层470可以包含SiNx、SiOx中的任意一种。
另一方面，本发明的一实施例还可以包括布置于肖特基层460上的第一电极480以及布置于缓冲层420的暴露区域上的第二电极490。
第一电极480可以形成于肖特基层460上的一部分区域。第一电极480可以包含金属，且可以形成为多层。例如，第一电极480可以包括Ni层/Au层所层叠的结构。
肖特基层460上，形成有第一焊盘480的区域不能使光透射而不能起到肖特基层460的作用，因而第一电极480优选为以用于引线键合的最小限度的面积形成，且根据一实施例的第一电极480与第二电极490以沿左右方向对向的方式，与肖特基层460的侧面部邻接而形成。为使肖特基层的电流均匀地流动，第一电极480可以具有主体部481以及沿主体部481的两个方向分岔的一对分支部482。即使在相同大小的元件中，根据肖特基层的最优宽度，紫外线光所引起的反应电流的值变化很大，因此最大化肖特基层的宽度是有利的。
第二电极490可以形成与缓冲层420的欧姆接触，且可以由包含金属的多个层形成。例如，第二电极490可以包括Ni层/Au层所层叠的结构。
第二电极490可以通过干蚀刻(dry etching)等方法蚀刻覆盖层450及光吸收层440、低电流阻断层430、防静电层423，并且形成于通过蚀刻而被暴露的高温缓冲层422上。此时，第二电极490及高温缓冲层422构成为具有欧姆特性，且蚀刻时也可以将高温缓冲层422的一部分一同蚀刻。
第二电极490与第一电极480相隔而形成于高温缓冲层422的一部分，为了使电流均匀，电极的一部分可以形成至中心部的内侧，且该形状不必限定于本发明的一实施例。
图19是应用于图15的光阻断层的剖面图。
参照图19，光阻断层700设置于集成电路部500的前面，还可以布置于硅被暴露的区域或外部光未被阻断的ADC块区域、焊盘周围区域、密封环(seal ring)区域等易于对外部光产生反应的区域。
光阻断层700阻断例如400nm以下的紫外线、约400nm～800nm的可见光、波长约800nm～1100nm的红外线流入集成电路部500而产生电流。
光阻断层700可以包括多个金属层710。多个金属层710可以以预定的相位差相隔而层叠，且布置于与层叠于各自的上侧或下侧的金属层710错位的位置，以使所有入射的光，尤其是可见光、红外线不能透射。并且，在同一个相位上也可以布置有多个金属层，此时可以在金属层710之间形成开口部730，以防止金属层710与集成电路部500的周边电路发生短路。金属层710的材质只要能够阻断特别是可见光及红外线光的流入，则不必特别地限定。
在层叠的多个金属层710之间具有绝缘层720，从而相互间并不电连接。绝缘层720的材质例如可以应用硅、环氧树脂等。
根据本发明的实施例，紫外线检测器包括：基于氮化镓系的紫外线检测元件，具备至少一个电极；基于硅(Si)的集成电路部，配备与所述电极电连接的至少一个焊盘，用于处理所述紫外线检测元件的输出信号；光阻断层，形成于所述集成电路部的一侧面而阻断光反应性区域；壳体，收容贴装有所述紫外线检测元件的集成电路部，且配备有多个电极以电连接于所述集成电路部的焊盘，因此，可以提供如下的数字输出的可检测紫外线的紫外线检测器：防止入射的所有光对集成电路起到作用而影响紫外线检测元件的输出值，从而可提高紫外线区域的检测准确度。
另外，图20是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线指数计算装置的驱动系统的示意性框图。
参照图20，紫外线指数计算装置800包括控制部805、传感器部815、输出部825，并且传感器部815包括照度传感器810、紫外线传感器820、集成电路830。
控制部805从照度传感器810接收照度信号，并且在通过照度传感器810感测的照度为预先设定的照度以上时驱动紫外线传感器820。并且，控制部805接收从紫外线传感器820生成的紫外线信号而计算紫外线指数，并以此为基础而计算基于紫外线指数的信息，进而向输出部825传送。
在传感器部815，照度传感器810形成于集成电路830，从而向集成电路830传递所生成的照度信号。此时，集成电路830接收被传递的照度信号而对其进行放大，之后向控制部805传递放大后的照度信号。
另外，若传感器部815的紫外线传感器820在控制部805的控制下被驱动，则感测紫外线而生成紫外线信号，并向集成电路830传递该紫外线信号。此时，集成电路830键合于紫外线传感器820，在接收传来的紫外线信号而对其进行放大后，向控制部805传递放大后的紫外线信号。
输出部825接收从控制部805计算出的基于紫外线指数的信息，并以声音、振动、色彩及文字中的至少一种形式实时显示于外部。
另外，如上所述，照度传感器810与紫外线传感器820可以一同设置于一个集成电路830而布置于传感器部815，然而并不限定于此，照度传感器810也可以形成于第一集成电路而布置于照度传感器部，紫外线传感器820键合于第二集成电路而布置于紫外线传感器部。以下，对本发明的实施例进行更具体的说明。
图21及图22是用于说明根据本发明的一实施例的紫外线指数计算装置的传感器部的平面图及剖面图。以下，为了避免重复，省略对上述的构成的详细的说明。
参照图21及图22，传感器部815还可以包括主体部910、盖部920及塑封(molding)部930。所述传感器部815可以形成为封装件的形态，然而本发明并不限定于此。
照度传感器810可以在形成集成电路830时一同形成。紫外线传感器820可以在集成电路830贴装于主体部910上之后键合于集成电路830上。与此不同，也可以是紫外线传感器820预先键合于集成电路830上，并且键合有紫外线传感器820的集成电路830贴装于主体部910上。所述照度传感器810可以由硅基半导体形成，所述紫外线传感器820可以利用氮化物系半导体形成，然而本发明并不限定于此。
主体部910可以包围集成电路830、照度传感器810及紫外线传感器820的下部及侧面。主体部910可以由包括聚合物等的普通塑料、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS：acrylonitrilebutadiene styrene)、液晶聚合物(LCP：liquid crystalline polymer)、聚酰胺(PA：polyamide)、聚苯硫醚(IPS：polyphenylene sulfide)或者热塑弹性体(TPE：thermoplastic elastomer)等形成，或者也可由金属或陶瓷形成。但是，形成主体部910的物质并不限定于此，只要够支撑照度传感器810及紫外线传感器820，则不受限制。这种情况下，紫外线传感器820可以通过键合引线940而电连接于所述主体部910。并且，主体部910还可以包括能够使传感器部815与外部连接的端子(未图示)，且所述端子可以布置于主体部910的侧面或者下表面。但是，本发明并不限定于此。
盖部920可以被主体部910的端部911支撑而位于照度传感器810和紫外线传感器820上。盖部920可以与照度传感器810和紫外线传感器820相隔，并且可以从外部保护照度传感器810和紫外线传感器820。并且，盖部920可以具有使光透射的透光性。盖部920例如可以由石英(quartz)、蓝宝石、透光性聚合物、透光性陶瓷或透光性玻璃等形成。
塑封部930可以形成于盖部920的下部而覆盖照度传感器810及紫外线传感器820的至少一部分区域。本发明虽然公开了具有平板形态的塑封部930，但是塑封部930的形状不限于此。并且，所述塑封部930可以由透光性塑封材质形成，然而本发明并不限定于此。
另外，如上所述，盖部920可以与塑封部930一同布置于传感器部815，然而本发明并不限定于此，可以只有盖部920布置于传感器部815，或者只有塑封部930布置于传感器部815。
在本发明的实施例中，照度传感器810及紫外线传感器820与控制部805联动，因此，控制部805从照度传感器810接收照度信号，当感测到照度为于预先设定的照度以上时，则可以驱动紫外线传感器820。例如，在控制部805中可以预先设定有10000勒克斯(lux)的值，或者预先设定有12000勒克斯(lux)的值。用户可以设定可驱动紫外线传感器820的照度传感器的值。输出部825可以接收由控制部805计算的基于紫外线指数的信息，并以声音、振动、色彩及文字中的至少一种形式显示于外部。例如，输出单元825可以是显示器的形态，因此，可以无专门的应用程序的驱动下向用户实时通知由控制单元805计算的基于紫外线指数的信息。
根据本发明的实施例，可以提供一种紫外线指数计算装置，该紫外线指数计算装置通过将感测照度而生成照度信号的照度传感器810以及感测紫外线而生成紫外线信号的紫外线传感器820一同采用，从而自动感测紫外线而计算紫外线指数，并显示基于此的信息。
图23是用于说明根据本发明的另一实施例的紫外线指数计算装置的驱动系统的示意性框图。以下，为了避免重复，省略对上述的构成的详细的说明。
参照图23，紫外线指数计算装置800包括控制部805、照度传感器部815a、紫外线传感器部815b、输出部825，进而，照度传感器部815a包括照度传感器810和第一集成电路830a，紫外线传感器部815b包括紫外线传感器820和第二集成电路830b。
在照度传感器部815a，照度传感器810形成于第一集成电路830a，并向第一集成电路830a传递所生成的照度信号。此时，第一集成电路830a收到照度信号而将其进行放大之后，向控制部805传递放大后的照度信号。
另外，若传感器部815b的紫外线传感器820在控制部805的控制下被驱动，则生成紫外线信号，并向第二集成电路830b传递该紫外线信号。此时，第二集成电路830b键合于紫外线传感器820，从而接收被传递的紫外线信号而将其进行放大之后，向控制部805传送放大后的紫外线信号。
根据本发明的实施例，感测照度而生成照度信号的照度传感器810布置于照度传感器部815a，感测紫外线进而生成紫外线信号的紫外线传感器820布置于紫外线传感器部815b。因此，可以划分而布置可由各传感器感测的光来有效地生成信号的集成电路，因此，可以以高准确度体现具有自动控制功能的紫外线指数计算装置。
图24是用于说明根据本发明的另一实施例的紫外线指数计算装置的传感器部的示意性平面图。以下，为了避免重复，省略对上述的构成的详细的说明。
参照图24，照度传感器部815a可以包括照度传感器810、第一集成电路830a、第一主体部910a、第一盖部及第一塑封部(未图示)。与此类似，紫外线传感器部815b还可以包括紫外线传感器820、第二集成电路830b、第二主体部910b、第二盖部及第二塑封部。所述照度传感器部815a及紫外线传感器部815b可以分别体现为封装件的形态，然而本发明并不限定于此。
照度传感器810在形成第一集成电路830a时形成于第一集成电路830a的内部。第一集成电路830a贴装于照度传感器部815a的第一主体部910a。另外，紫外线传感器820在第二集成电路830b贴装于第二主体部910b上之后键合于第二集成电路830b上。并且预先在第二集成电路830b上贴装紫外线传感器820，并将贴装有紫外线传感器820的第二集成电路830b贴装到第二主体部910b上。所述照度传感器810利用硅基半导体形成，所述紫外线传感器820可以利用氮化物系半导体形成，然而本发明并不限定于此。
图25是作为根据本发明的多种实施例的紫外线指数计算装置的智能电话的平面图。
参照图25，智能电话950可以包括传感器部960。所述传感器部960可以体现为封装件的形态而内置于智能电话950的内部，且在智能电话950的外部可以设有透明窗，以使所述传感器部960能够感测光。所述传感器部960中照度传感器(未图示)和紫外线传感器(未图示)一同键合于一个集成电路(未图示)而布置于所述智能电话950的前面，然而本发明并不限定于此，照度传感器与紫外线传感器可以相互独立地布置于所述智能电话950的前面或者前面及后面。
根据本发明的实施例，智能电话950内置传感器部960，据此可以利用大部分智能电话内置的照度传感器来提高具有自动控制功能的紫外线指数计算装置的应用度。
图26是作为根据本发明的多种实施例的紫外线指数计算装置的智能手表的立体图。
参照图26，智能手表970可以包括传感器部980。所述传感器部980可以体现为封装件的形态而内置于智能手表970的内部，在智能手表970的外部可以设有透明窗，以使所述传感器部980能够感测光。所述传感器部980中照度传感器(未图示)和紫外线传感器(未图示)一同键合于一个集成电路(未图示)而布置于所述智能手表970，然而本发明并不限定于此，照度传感器可以单独形成于照度传感器部，紫外线传感器单独形成于紫外线传感器部，从而布置于所述智能手表970的上表面或者上表面及下表面。
根据本发明的实施例，智能手表970通过内置紫外线指数计算装置800，利用大部分智能手表内置的照度传感器，从而可以提高具有自动控制功能的紫外线指数计算装置的应用度，并且，借助时刻佩戴于用户的身体的智能手表970的特性，能够最大化所述紫外线指数计算装置的应用度。
以上，本发明并不限定于上述的多种实施例和特征，在不脱离本发明的权利要求书中记载的技术思想的范围内能够实现多种变形和变更。

Claims (12)

1.一种光检测元件，其特征在于，包括封装件，
所述封装件包括：多个半导体光检测芯片，彼此在不同的波长下具有峰值反应度；
读出集成电路，读出借助于入射到所述多个半导体光检测芯片的入射光而在所述多个半导体光检测芯片产生的电流值；
存储部，包括所述多个半导体光检测芯片各自的针对波长的反应度数据；
处理部，用于匹配由所述读出集成电路读出的电流值与所述存储部的反应度数据；以及
输出部，向外部输出波长信息，
所述处理部利用通过所述匹配获取的信息，读出所述入射光的波长，并向所述输出部发送读出的所述入射光的波长信息。
2.如权利要求1所述的光检测元件，其特征在于，还包括供所述多个半导体光检测芯片贴装的基板。
3.如权利要求2所述的光检测元件，其特征在于，位于所述基板上的多个半导体光检测芯片以恒定的距离隔开布置。
4.如权利要求2所述的光检测元件，其特征在于，所述读出集成电路、存储部及所述处理部包含于所述基板。
5.如权利要求4所述的光检测元件，其特征在于，所述基板接收由所述处理部读出的入射光的波长信息。
6.如权利要求2所述的光检测元件，其特征在于，还包括：侧壁部，位于所述基板上，并包围所述多个半导体光检测芯片的侧面。
7.如权利要求1所述的光检测元件，其特征在于，所述多个半导体光检测芯片包括相互隔开的第一半导体光检测芯片至第九半导体光检测芯片，
所述第一半导体光检测芯片至第九半导体光检测芯片分别对第一波长至第九波长的光具有峰值反应度。
8.如权利要求7所述的光检测元件，其特征在于，所述第一波长至第九波长依次减小，且以预定的大小减小。
9.一种光检测元件，其特征在于，包括封装件，
所述封装件包括：
基板；
多个半导体光检测芯片，位于所述基板上，彼此在不同的波长下具有峰值反应度；以及
输出部，向外部输出波长信息，
其中，所述基板包括：读出集成电路，用于读出借助于入射到所述多个半导体光检测芯片的入射光而在所述多个半导体光检测芯片产生的电流值；
存储部，包括所述多个半导体光检测芯片各自的针对波长的反应度数据；以及
处理部，用于匹配由所述读出集成电路读出的电流值与所述存储部的反应度数据，
所述处理部利用通过所述匹配获取的信息，读出所述入射光的波长，并向所述输出部发送读出的所述入射光的波长信息。
10.一种电子装置，其特征在于，包括：根据权利要求1至9中的任意一项所述的光检测元件。
11.一种电子装置，读出入射到光检测元件的光的波长，并包括向外部输出针对所述波长的信息的输出部，其特征在于，所述光检测元件包括封装件，所述封装件包括：
多个半导体光检测芯片，彼此在不同的波长下具有峰值反应度；
读出集成电路，用于读出借助于入射到所述多个半导体光检测芯片的入射光而在所述多个半导体光检测芯片产生的电流值；
存储部，包括所述多个半导体光检测芯片各自的针对波长的反应度数据；以及
处理部，用于匹配由所述读出集成电路读出的电流值与所述存储部的反应度数据，
所述光检测芯片、所述读出集成电路、所述存储部以及所述处理部位于基板，且所述光检测芯片构成一个封装件，
所述处理部利用通过所述匹配获取的信息，读出所述入射光的波长，并向所述输出部发送读出的所述入射光的波长信息。
12.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，还包括：显示部，用于显示从所述输出部输出的所述波长信息。
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