CN108091721A - 一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，包括光电探测器本体，所述光电探测器本体的上部表面通过透明胶层固定连接有LED发光芯片层，所述LED发光芯片层包括第二衬底，所述第二衬底的上部表面通过LED芯片制备工艺制成芯片层，所述芯片层的上部表面固定连接有金属反光层。本发明在光电探测器本体上固定连接有LED芯片发光层，可单独发射特定功率特定的光线，当做参考标准，可以起到校准光电探测器作用，同时可以根据环境情况实时测定光电探测器的准确性，根据出厂提供测试结果，对光电探测器的测试数据进行对比分析，提高探测的准确性，减少误差。
Description
技术领域
本发明属于光电探测领域，更具体地说，尤其涉及一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器。同时，本发明还涉及一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法。
背景技术
光电探测器是利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。
光电探测器的工作原理是基于光电效应,当有光照射到PN结上时,光子在PN结的空间电荷区内被材料吸收,产生电子和空穴,在内建电场的作用下,电子和空穴分别向n型和p型区域运动形成电流。通常情况下电路中的电流和光照强度呈线性关系,光强越强,电路中的电流也会越大。
然而在长时间使用或温度变化过大的环境中使用，光电探测器的探测结果容易出现误差，然而这种误差存在，如果不能有实施检测的对比数据进行分析，经常会采集到不准确的数据，造成光电探测的结果误差较大。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器及其制备方法，以实现光电探测器可以进行自我标准检测并降低使用过程中误差的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，包括光电探测器本体，所述光电探测器本体的上部表面通过透明胶层固定连接有LED发光芯片层，所述LED发光芯片层包括第二衬底，所述第二衬底的上部表面通过LED芯片制备工艺制成芯片层，所述芯片层的上部表面固定连接有金属反光层。
优选的，所述第二衬底为蓝宝石衬底。
优选的，所述光电探测器本体包括有第一欧姆接触电极层，所述第一欧姆接触电极层上部依次设置有第一衬底、光电转换层、光衰减层和第二欧姆接触电极层。
优选的，所述第二衬底为封闭式环形结构。
一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备光电探测器：准备第一衬底，所述第一衬底为N型或P型单晶硅，在第一衬底的上部表面依次外延生长光电转换层、光衰减层及第二欧姆接触电极层，在第一衬底的下部表面生长第一欧姆接触电极层；
S2、制备LED发光芯片层：准备第二衬底，所述第二衬底为厚度450um-800um的蓝宝石衬底，在第二衬底的上部通过LED芯片制备工艺制备成芯片层，且在蓝宝石衬底的下部蒸镀有反光金属层，所述反光金属层为银层；
S3、涂胶：准备透明液体胶，将透明液体胶灌进喷雾腔内，喷涂在LED发光芯片层的蓝宝石衬底的下部表面，同时液体胶层的厚度为0.2-0.3mm；
S4、粘贴：将喷涂有透明液体胶的一侧面黏贴在光电探测器本体的上部表面；
S5、烘干：使用热烘枪对黏贴后的胶水进行烘干，烘干后完成制备。
优选的，所述S1步骤中，其中,所述光电转换层与所述第一衬底的材料相同但导电类型相反,所述光衰减层与所述光电转换层的材料相同。
优选的，所述S2中提到的LED芯片的制备工艺为外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。
优选的，所述S3中提到的透明液体胶为高透明耐高温硅胶。
优选的，所述S4中提到的粘贴，在粘贴时，LED发光芯片层的发光面的内环侧距离光电探测器本体的有效感应面的距离不大于0.3mm。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，与传统的光电探测器相比，本发明在光电探测器本体上固定连接有LED芯片发光层，可单独发射特定功率特定的光线，当做参考标准，可以起到校准光电探测器作用，同时可以根据环境情况实时测定光电探测器的准确性，根据出厂提供测试结果，对光电探测器的测试数据进行对比分析，提高探测的准确性，减少误差；本发明提供的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，LED芯片发光层与光电探测器可以分开单独生产，通过透明液体胶进行粘结，生产工艺简单，可以直接在原有生产工艺上进行组合改装，十分方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1光电探测器本体、11第一欧姆接触电极层、12第一衬底、13光电转换层、14光衰减层、15第二欧姆接触电极层、2透明胶层、3LED发光芯片层、31金属反光层、32芯片层、33第二衬底。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，包括光电探测器本体1，所述光电探测器本体1包括有第一欧姆接触电极层11，所述第一欧姆接触电极层11上部依次设置有第一衬底12、光电转换层13、光衰减层14和第二欧姆接触电极层15，所述光电探测器本体1的上部表面通过透明胶层2固定连接有LED发光芯片层3，所述LED发光芯片层3包括第二衬底33，所述第二衬底33为蓝宝石衬底，所述第二衬底33为封闭式环形结构，所述第二衬底33的上部表面通过LED芯片制备工艺制成芯片层32，所述芯片层32的上部表面固定连接有金属反光层31。
一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备光电探测器1：准备第一衬底12，所述第一衬底12为N型单晶硅，在第一衬底12的上部表面依次外延生长光电转换层13、光衰减层14及第二欧姆接触电极层15，在第一衬底12的下部表面生长第一欧姆接触电极层11，所述S1步骤中，其中,所述光电转换层13为P型单晶硅,所述光衰减层14为P型单晶硅；
S2、制备LED发光芯片层1：准备第二衬底33，所述第二衬底33为厚度450um的蓝宝石衬底，在第二衬底33的上部通过LED芯片制备工艺制备成芯片层32，且在蓝宝石衬底的下部蒸镀有反光金属层31，所述反光金属层31为银层；所述S2中提到的LED芯片的制备工艺为外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试；
S3、涂胶：准备透明液体胶，将透明液体胶灌进喷雾腔内，喷涂在LED发光芯片层1的蓝宝石衬底33的下部表面，同时液体胶层的厚度为0.2mm；所述S3中提到的透明液体胶(其型号为HY-7784)为高透明耐高温硅胶；
S4、粘贴：将喷涂有透明液体胶的一侧面黏贴在光电探测器本体1的上部表面；所述S4中提到的粘贴，在粘贴时，LED发光芯片层3的发光面的内环侧距离光电探测器本体1的有效感应面的距离为0.2mm；
S5、烘干：使用热烘枪对黏贴后的胶水进行烘干，烘干后完成制备。
实施例2
一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，包括光电探测器本体1，所述光电探测器本体1包括有第一欧姆接触电极层11，所述第一欧姆接触电极层11上部依次设置有第一衬底12、光电转换层13、光衰减层14和第二欧姆接触电极层15，所述光电探测器本体1的上部表面通过透明胶层2固定连接有LED发光芯片层3，所述LED发光芯片层3包括第二衬底33，所述第二衬底33为蓝宝石衬底，所述第二衬底33为封闭式环形结构，所述第二衬底33的上部表面通过LED芯片制备工艺制成芯片层32，所述芯片层32的上部表面固定连接有金属反光层31。
一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备光电探测器1：准备第一衬底12，所述第一衬底12为P型单晶硅，在第一衬底12的上部表面依次外延生长光电转换层13、光衰减层14及第二欧姆接触电极层15，在第一衬底12的下部表面生长第一欧姆接触电极层11，所述S1步骤中，其中,所述光电转换层13为N型单晶硅,所述光衰减层14为N型单晶硅；
S2、制备LED发光芯片层1：准备第二衬底33，所述第二衬底33为厚度800um的蓝宝石衬底，在第二衬底33的上部通过LED芯片制备工艺制备成芯片层32，且在蓝宝石衬底的下部蒸镀有反光金属层31，所述反光金属层31为银层；所述S2中提到的LED芯片的制备工艺为外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试；
S3、涂胶：准备透明液体胶，将透明液体胶灌进喷雾腔内，喷涂在LED发光芯片层1的蓝宝石衬底33的下部表面，同时液体胶层的厚度为0.3mm；所述S3中提到的透明液体胶(其型号为HY-7784)为高透明耐高温硅胶；
S4、粘贴：将喷涂有透明液体胶的一侧面黏贴在光电探测器本体1的上部表面；所述S4中提到的粘贴，在粘贴时，LED发光芯片层3的发光面的内环侧距离光电探测器本体1的有效感应面的距离为0.3mm；
S5、烘干：使用热烘枪对黏贴后的胶水进行烘干，烘干后完成制备。
具体的，在使用时，将LED芯片发光层的发光功率作为标准光线，每次在使用时，遮挡住外部光线，通过打开LED芯片发光层进行发光，通过光电探测器进行采集数据，作为参考标准(具体参考标准表格由工厂检测人员给出，随出货附在光电探测器使用说明中)，从而根据标准来判断探测误差，十分方便。
综上所述：本发明提供的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，与传统的光电探测器相比，本发明在光电探测器本体上固定连接有LED芯片发光层，可单独发射特定功率特定的光线，当做参考标准，可以起到校准光电探测器作用，同时可以根据环境情况实时测定光电探测器的准确性，根据出厂提供测试结果，对光电探测器的测试数据进行对比分析，提高探测的准确性，减少误差；本发明提供的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，LED芯片发光层与光电探测器可以分开单独生产，通过透明液体胶进行粘结，生产工艺简单，可以直接在原有生产工艺上进行组合改装，十分方便。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，包括光电探测器本体(1)，其特征在于：所述光电探测器本体(1)的上部表面通过透明胶层(2)固定连接有LED发光芯片层(3)，所述LED发光芯片层(3)包括第二衬底(33)，所述第二衬底(33)的上部表面通过LED芯片制备工艺制成芯片层(32)，所述芯片层(32)的上部表面固定连接有金属反光层(31)。
2.根据权利要求1所述的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，其特征在于：所述第二衬底(33)为蓝宝石衬底。
3.根据权利要求1所述的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，其特征在于：所述光电探测器本体(1)包括有第一欧姆接触电极层(11)，所述第一欧姆接触电极层(11)上部依次设置有第一衬底(12)、光电转换层(13)、光衰减层(14)和第二欧姆接触电极层(15)。
4.根据权利要求1所述的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器，其特征在于：所述第二衬底(33)为封闭式环形结构。
5.一种权利要求1所述的用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制备光电探测器(1)：准备第一衬底(12)，所述第一衬底(12)为N型或P型单晶硅，在第一衬底(12)的上部表面依次外延生长光电转换层(13)、光衰减层(14)及第二欧姆接触电极层(15)，在第一衬底(12)的下部表面生长第一欧姆接触电极层(11)；
S2、制备LED发光芯片层(1)：准备第二衬底(33)，所述第二衬底(33)为厚度450um-800um的蓝宝石衬底，在第二衬底(33)的上部通过LED芯片制备工艺制备成芯片层(32)，且在蓝宝石衬底的下部蒸镀有反光金属层(31)，所述反光金属层(31)为银层；
S3、涂胶：准备透明液体胶，将透明液体胶灌进喷雾腔内，喷涂在LED发光芯片层(1)的蓝宝石衬底(33)的下部表面，同时液体胶层的厚度为0.2-0.3mm；
S4、粘贴：将喷涂有透明液体胶的一侧面黏贴在光电探测器本体(1)的上部表面；
S5、烘干：使用热烘枪对黏贴后的胶水进行烘干，烘干后完成制备。
6.根据权利要求5所述的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，其中,所述光电转换层(13)与所述第一衬底(12)的材料相同但导电类型相反,所述光衰减层(14)与所述光电转换层(13)的材料相同。
7.根据权利要求5所述的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，其特征在于：所述S2中提到的LED芯片的制备工艺为外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。
8.根据权利要求5所述的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，其特征在于：所述S3中提到的透明液体胶为高透明耐高温硅胶。
9.根据权利要求5所述的一种用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器的制备方法，其特征在于：所述S4中提到的粘贴，在粘贴时，LED发光芯片层(3)的发光面的内环侧距离光电探测器本体(1)的有效感应面的距离不大于0.3mm。
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