CN113764439B - 光电子集成基板及其制作方法、光电子集成电路 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光电子集成基板及其制作方法、光电子集成电路，光电子集成基板中的光学传感器采用第一光电二极管和第二光电二极管层叠设置的结构，且第一光电二极管和第二光电二极管至少部分交叠，第一光电二极管吸收的信号光的波长与第二光电二极管吸收的信号光的波长不同。本申请通过使两个光电二极管分别吸收不同波长的光信号，实现双通道通信，提高了通信速度，并且由于两个光电二极管互相交叠，也避免了额外增加像素面积，有利于显示功能的集成。
Description
技术领域
本申请涉及光电技术领域，具体而言，本申请涉及一种光电子集成基板及其制作方法、光电子集成电路。
背景技术
可见光通信技术是使用可见光作为信息载体的通信技术。其具有低能耗、绿色低碳的优点。另外，由于是光通信技术，可有效避免传统无线电通讯电磁信号泄露的风险，保密性和可靠性较高。鉴于上述优点，可见光通信受到了人们越来越多的重视，其应用也日益广泛。
在可见光通信技术中，通常使用光电子集成基板将接收到的光信号转化为电信号。然而，现有的光电子集成基板存在通讯速度较慢，以及像素面积较大不利于显示集成的问题。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种光电子集成基板及其制作方法、光电子集成电路，用以解决现有技术中的光电子集成基板存在的通讯速度较慢，以及像素面积较大不利于显示集成的问题。
第一个方面，本申请实施例提供了一种光电子集成基板，包括：
衬底；
电子元件，位于所述衬底一侧；
光学传感器，位于所述衬底一侧，所述光学传感器与所述电子元件电连接，所述光学传感器包括层叠设置的第一光电二极管和第二光电二极管，所述第一光电二极管在所述衬底上的正投影和所述第二光电二极管在所述衬底上的正投影至少部分交叠，所述第一光电二极管吸收的信号光的波长与所述第二光电二极管吸收的信号光的波长不同。
可选地，所述第一光电二极管位于所述衬底一侧，所述第二光电二极管位于所述第一光电二极管远离所述衬底的一侧；
所述第一光电二极管包括第一吸收层，所述第二光电二极管包括第二吸收层；
所述第一吸收层在所述衬底上的正投影和所述第二吸收层在所述衬底上的正投影至少部分交叠，所述第一吸收层的材料与所述第二吸收层的材料不同。
可选地，所述电子元件包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括有源层；
所述第一吸收层包括同层设置的N型半导体层、本征半导体层和P型半导体层，所述第一吸收层与所述有源层同层设置，所述第二吸收层的材料包括氧化物半导体。
可选地，所述第二光电二极管包括与所述第二吸收层电连接的第二电极层，所述第二电极层与所述薄膜晶体管电连接，所述第二电极层的材料包括氧化铟锡。
可选地，所述第二光电二极管包括与所述第二吸收层电连接的第二电极层，所述第二电极层与所述薄膜晶体管电连接，所述第二电极层的材料包括金属；
所述第二电极层位于所述第二吸收层远离所述衬底的一侧，所述第二电极层在所述衬底上的正投影与所述第二吸收层在所述衬底上的正投影部分重叠；或，所述第二电极层位于所述第二吸收层靠近所述衬底的一侧，所述第二电极层在所述衬底上的正投影与所述第二吸收层在所述衬底上的正投影部分重叠。
可选地，所述电子元件包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括有源层；
所述第一吸收层包括同层设置的N型半导体层、本征半导体层和P型半导体层，所述第一吸收层与所述有源层同层设置，所述第二吸收层包括依次层叠设置的N型半导体层、本征半导体层和P型半导体层。
可选地，所述第二光电二极管包括第二电极层，所述第二电极层与所述薄膜晶体管电连接，所述第二电极层与所述第二吸收层电连接，所述第二电极层的材料包括氧化铟锡，所述第二电极层位于所述第二吸收层靠近所述衬底的一侧。
可选地，所述光电子集成基板还包括平坦化层，所述平坦化层位于所述第一光电二极管和所述第二光电二极管之间；
所述平坦化层在所述衬底上的正投影、所述第一吸收层在所述衬底上的正投影以及所述第二吸收层在所述衬底上的正投影至少部分交叠，所述平坦化层的材料包括彩色树脂材料。
可选地，所述第二吸收层在所述衬底上的正投影与所述第一吸收层在所述衬底上的正投影完全重叠。
第二个方面，本申请实施例提供了一种光电子集成电路，包括本申请实施例中的光电子集成基板。
第三个方面，本申请实施例提供了一种光电子集成基板的制作方法，包括：
提供一衬底；
在所述衬底的一侧制作电子元件和光学传感器；其中，所述光学传感器与所述电子元件电连接，所述光学传感器包括第一光电二极管和第二光电二极管，所述第一光电二极管在所述衬底上的正投影和所述第二光电二极管在所述衬底上的正投影至少部分交叠；所述第一光电二极管吸收的信号光的波长与所述第二光电二极管吸收的信号光的波长不同。
可选地，所述电子元件包括薄膜晶体管，所述在所述衬底的一侧制作电子元件和光学传感器，包括：
通过构图工艺在所述衬底的一侧制作第一多晶硅层和第二多晶硅层，所述第一多晶硅层位于需要制作所述薄膜晶体管的区域，所述第二多晶硅层位于需要制作所述光学传感器的区域；
通过构图工艺和掺杂工艺对所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层进行掺杂，对所述第一多晶硅层掺杂后形成所述薄膜晶体管的有源层，对所述第二多晶硅层掺杂后形成吸收层；
通过构图工艺在所述有源层远离所述衬底的一侧制作栅极层和源漏极层，以形成所述薄膜晶体管；在所述吸收层远离所述衬底的一侧制作电极层，以形成所述光学传感器中的一个光电二极管；
在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作所述光学传感器中的另一个光电二极管，并使两个所述光电二极管的正投影在所述衬底上至少部分交叠。
可选地，所述在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作所述光学传感器中的另一个光电二极管，包括：
通过构图工艺在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作氧化物半导体层；
通过构图工艺在所述氧化物半导体层远离所述衬底的一侧制作导电层，所述导电层与所述氧化物半导体层构成所述光学传感器中的另一个光电二极管。
可选地，所述在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作所述光学传感器中的另一个光电二极管，包括：
通过构图工艺在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作透明导电层，并使所述透明电极层与所述源漏极层电连接；
通过构图工艺在所述透明电极层远离所述衬底的一侧依次制作N型半导体层、本征半导体层、P型半导体层和导电层，以形成所述光学传感器中的另一个光电二极管。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
本申请实施例中的光电子集成基板包括的光学传感器采用两个光电二极管交叠设置的结构，由于两个光电二极管分别吸收不同波长的信号光，因此能够实现双通道通信，提高了通信速度，并且由于两个光电二极管互相交叠，也避免了额外增加像素面积，有利于显示功能的集成。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请提供的一种光电子集成基板的结构示意图；
图2为本申请提供的另一光电子集成基板的结构示意图；
图3为图1中第一光电二极管的俯视图；
图4为本申请提供的又一光电子集成基板的结构示意图；
图5为图4中第一光电二极管的俯视图；
图6为本申请实施例提供的一种光电子集成基板的制作方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的光电子集成基板制作方法中包括的在所述衬底的一侧制作电子元件和光学传感器的制作方法流程图；
图8a至图8j为本申请实施例提供的第一种制作光电子集成基板的不同过程的结构示意图；
图9a至图9j为本申请实施例提供的第二种制作光电子集成基板的不同过程的结构示意图。
图中：
1-光电子集成基板；10-衬底；11-电子元件；12-光学传感器；13-缓冲层；
121-第一光电二极管；122-第二光电二极管；1211-第一吸收层；1221-第二吸收层；1212-第一电极层；1222-第二电极层；1223-导电层；
120a-N型半导体层；120b-本征半导体层；120c-P型半导体层；
110-薄膜晶体管；1101-有源层；1102-栅极层；1103-源漏极层；
101a-第一钝化层；101b-第二钝化层；101c-第三钝化层；101d-第四钝化层；101e-第五钝化层；102a-第一平坦化层；102b-第二平坦化层；103-绝缘层；104-层间介质层；105-数据线；
106-电极引线；107-光刻胶；
111a-第一多晶硅层；111b-第二多晶硅层；112-保护层；100-通孔。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本申请的发明人考虑到，在现有的光电子集成基板中，受材料的限制光电二极管的响应频率有限，采用单个光电二极管作为光学传感器的单通道光电子集成基板，其通讯速度较慢。而在现有的多通道光电子集成基板中，光学传感器所占面积较大，导致额外增加像素面积，不利于显示功能的集成，另外现有的多通道光电子集成基板中采用滤光膜进行光信号的选择性吸收，其制作工艺较为复杂。
本申请提供的光电子集成基板及其制作方法、光电子集成电路，旨在解决现有技术的如上技术问题。
下面结合附图详细介绍一下本申请实施例提供的光电子集成基板及其制作方法。
本申请实施例提供了一种光电子集成基板1，该光电子集成基板1的结构如图1所示，包括：
衬底10；
电子元件11，位于衬底10一侧；
光学传感器12，位于衬底10一侧，光学传感器12与电子元件11电连接，光学传感器12包括层叠设置的第一光电二极管121和第二光电二极管122，第一光电二极管121在衬底10上的正投影和第二光电二极管122在衬底10上的正投影至少部分交叠，第一光电二极管121吸收的信号光的波长与第二光电二极管122吸收的信号光的波长不同。
具体地，光学传感器12中的第一光电二极管121和第二光电二极管122可以将接收到的光信号转化为电信号，电子元件11与光学传感器12电连接，用以接收和传输光学传感器12所转化的电信号。在本申请所提供的实施例中，电子元件11包括薄膜晶体管110，薄膜晶体管110的源漏极层1103与光学传感器12电连接，以实现电信号的传输。可以理解的是，电子元件11也可以是其他的元器件，具体可根据实际情况进行确定。
本申请实施例中的第一光电二极管121包括第一吸收层1211，第二光电二极管122包括第二吸收层1221，第一吸收层1211和第二吸收层1221所采用的材料不同。因此，第一光电二极管121和第二光电二极管122可以针对不同波长的信号光进行吸收，实现双通道通信，提高了通讯速度和效率。由于第一光电二极管121和第二光电二极管122层叠设置，且两者在衬底10上的正投影至少部分交叠，因此减小了光学传感器12在光电子集成基板1上所占的面积，避免了额外增加像素面积，有利于显示功能的集成。另外和需要设置滤光膜的多通道光电子集成基板1相比，制作工艺较为简单。
需要说明的是，第一吸收层1211和第二吸收层1221的材料包括铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)、铟镓锡氧化物(Indium Gallium Tin Oxide，IGTO)以及铟锌锡氧化物(Indium Zinc Tin Oxide，IZTO)等带隙在2.7至3.3之间的氧化物半导体材料，也可以多晶硅材料和非晶硅材料。氧化物半导体材料的带隙宽于多晶硅材料的带隙，非晶硅材料的带隙宽于多晶硅材料的带隙，吸收层的材料不同时，吸收层可吸收信号光的波长也不同。氧化物半导体材料可吸收信号光的波长小于多晶硅材料可吸收信号光的波长，多晶硅材料可吸收信号光的波长小于非晶硅材料可吸收信号光的波长。
在本申请的实施例中，结合和图1和图2，第一光电二极管121位于衬底10的一侧，第二光电二极管122位于第一光电二极管121远离衬底的一侧；第一光电二极管121包括第一吸收层1211，第二光电二极管122包括第二吸收层1221，第一吸收层1211在衬底10上的正投影和第二吸收层1221在衬底10上的正投影至少部分交叠，第一吸收层1211的材料与第二吸收层1221的材料不同。
需要说明的是，根据第一吸收层1211材料与第二吸收层1221材料可吸收信号光的波长大小，可以决定光电子集成基板1从哪个方向接收信号光，即信号光入射的方向。优选的，信号光方向沿可吸收光的最大波长较小的光电二极管至可吸收光的最大波长较大的光电二极管方向入射，即使可吸收光的最大波长较小的光电二极管先吸收信号光，其在吸收信号光同时也对信号光中波长较短的光进行了过滤，因此可以减小另一个光电二极管受到的干扰，以使另一个光电二极管主要针对信号光中波长较长的光信号进行吸收，提高通讯效率。
为了进一步地提高通信效率，同时减小光学传感器12所占的面积，结合图1和图2，在本申请的一些实施例中，第二吸收层1221在衬底10上的正投影与第一吸收层1211在衬底10上的正投影完全重叠。因此，可以使可吸收光的最大波长较小的光电二极管先吸收信号光并过滤信号光中波长较短的光，最大程度地减小另一个光电二极管所受到的干扰。
在本申请的一个具体实施例中，如图1所示，电子元件11包括薄膜晶体管110，薄膜晶体管110包括有源层1101；第一光电二极管121位于衬底10一侧，第二光电二极管122位于第一光电二极管121远离衬底10的一侧；第二吸收层1211的材料包括氧化物半导体，即第二光电二极管122为MSM(Metal-Semiconductor-Metal，金属-半导体-金属)型光电二极管；第一吸收层1221包括同层设置的N型半导体层120a、本征半导体层120b和P型半导体层120c，即第一光电二极管121是(Low Temperature Poly-silicon,LTPS)型光电二极管。第一吸收层1211与有源层1101同层设置，第一吸收层1211与有源层1101同层设置具体指，第一吸收层1211与有源层1101是通过同一次构图工艺制作形成，有利于降低生产成本。
具体地，第二吸收层1221的材料包括IGZO、IGTO等氧化物半导体，其主要针对蓝色信号光进行吸收。第一吸收层1211材料采用多晶硅，在制作第一吸收层1211时，可以先沉积一层多晶硅层，然后对其进行构图工艺和掺杂工艺，以形成同层设置的N型半导体层120a、本征半导体层120b和P型半导体层120c。采用多晶硅材料的第一吸收层1211主要针对绿色信号光进行吸收。在实际应用中，信号光中包括蓝色光和绿色光，信号光首先通过第二光电二极管122，第二吸收层1221对信号光中的蓝色光进行吸收，之后信号光通过第一光电二极管121，第一吸收层1211对信号光中的绿色光进行吸收，由此实现了光电子集成基板1的双通道通信，提高了通讯效率。
需要说明的，当第二光电二极管122为MSM型光电二极管时，第一光电二极管121可以是(Low Temperature Poly-silicon,LTPS)光电二极管，也可以是非晶硅PIN光电二极管，只需要使第二光电二极管122可吸收信号光的波长小于第一光电二极管121可吸收信号光的波长即可，具体可以根据实际情况进行确定。
进一步地，在第二光电二极管122上设置有机发光层和透明阳极(图中均未示出)后，光电子集成基板1可以兼容顶发射OLED显示功能。由此，实现了光电子集成基板1功能的多样化，在制作光电子集成基板1时也可以使用现有的显示面板制作工艺。
如图1所示，第一吸收层1211与有源层1101同层设置，即在光电子集成基板1的制作过程中，可以先沉积一层多晶硅层，然后通过构图工艺形成第一吸收层1211和有源层1101，因此第一吸收层1211和有源层1101通过一道光刻掩膜版即可形成，简化了工艺，降低了制作成本，光电子集成基板1的结构也较为简单。
本申请实施例中，如图1所示，第二光电二极管122包括与第二吸收层1221电连接的第二电极层1222，第二电极层1222与薄膜晶体管110电连接。薄膜晶体管110包括源漏极层1103和有源层1101，第二电极层1222与数据线105电连接，数据线105与源漏极层1103同层设置且电连接，以实现第二光电二极管122和薄膜晶体管110的电连接。数据线105、源漏极层1103以及第一电极层1212同层设置，即在光电子集成基板1的制作过程中，可以先沉积一层金属层，然后通过构图工艺形成数据线105、源漏极层1103和第一电极层1212，因此数据线105、源漏极层1103和第一电极层1212通过一道光刻掩膜版即可形成。当薄膜晶体管110导通时，薄膜晶体管110能够将第一光电二极管121所转换的电信号传输给光电子集成基板1中其他的单元，例如数据采集单元(图中未示出)等。
需要说明的是，第二电极层1222的材料包括金属或者氧化铟锡(Indium TinOxide，ITO)等导电材料，第二电极层1222和第二吸收层1221的位置可以根据实际情况进行确定。如图1所示，第二电极层1222设置在第二吸收层1221远离衬底10的一侧，为避免第二电极层1222影响第二吸收层1221对于信号光的吸收，在本申请的一些实施例中，第二电极层1222的材料采用透明ITO。
为了提高第二电极层1222的导电效率，在本申请的一些实施例中，第二电极层1222的材料采用金属。同时为了避免第二电极层1222采用金属材料时遮挡第二吸收层1221，影响第二吸收层1221吸收信号光，结合图1和图3，第二电极层1222在衬底10上的正投影与第二吸收层1221在衬底10上的正投影部分重叠，即第二电极层1222与第二吸收层1221至少部分错开。可以理解的是，第二电极层1222与第二吸收层1221错开的区域越大，第二电极层1222对于第二吸收层1221吸收信号光的影响就越小，具体可根据实际情况进行确定。
结合图4和图5，在本申请的一些实施例中，第二电极层1222位于第二吸收层1221靠近衬底10的一侧，即第二电极层1222位于第二吸收层1221下方，因此当第二电极层1222采用金属材料时，第二电极层1222不会遮挡第二吸收层1221，最大程度地减小了第二电极层1222对于第二吸收层1221吸收信号光的影响。另外，为了避免第二电极层1222对第一吸收层1211的影响，第二电极层1222在衬底上的正投影与第二吸收层1221在衬底上的正投影部分重叠，即第二电极层1222与第二吸收层1221至少部分错开。
在本申请的一个具体实施例中，如图2所示，电子元件11包括薄膜晶体管110，薄膜晶体管110包括有源层1101和源漏极层1103；第一光电二极管121位于衬底10一侧，第二光电二极管122位于第一光电二极管121远离衬底10的一侧；第一吸收层1211包括同层设置的N型半导体层120a、本征半导体层120b和P型半导体层120c，第一吸收层1211与有源层1101同层设置，第一电极层1212与源漏极层1103同层设置，第二吸收层1221包括依次层叠设置的N型半导体层120a、本征半导体层120b和P型半导体层120c。
本申请实施例中，第二光电二极管122位于第一光电二极管121上方，第一吸收层1211材料采用多晶硅，在制作第一吸收层1211时，可以先沉积一层多晶硅层，然后对其进行构图工艺和掺杂工艺，以形成同层设置的N型半导体层120a、本征半导体层120b和P型半导体层120c。第一吸收层1211和有源层1101同层设置，即在光电子集成基板1的制作过程中，可以先沉积一层多晶硅层，然后通过构图工艺形成第一吸收层1211和有源层1101，因此第一吸收层1211和有源层1101通过一道光刻掩膜版即可形成；第一电极层1212和源漏极层1103同层设置，即在制作光电子集成基板1时，可以先沉积一层金属层，然后通过构图工艺形成第一电极层1212和源漏极层1103，因此第一电极层1212和源漏极层1103通过一道光刻掩膜版即可形成，简化了光电子集成基板1的工艺和结构，并且降低了制作成本。
如图2所示，第二光电二极管122的第二吸收层1221包括依次层叠设置的N型半导体层120a、本征半导体层120b和P型半导体层120c，在制作第二吸收层1221时，依次层叠地制作N型半导体层120a、本征半导体层120b和P型半导体层120c，以形成垂直层叠的结构。其中，N型半导体层120a和P型半导体层120c可以通过先沉积非晶硅层，然后对非晶硅层进行掺杂工艺后形成。采用多晶硅材料的第一吸收层1211主要针对绿色信号光进行吸收，采用非晶硅材料的第二吸收层1221主要针对红色信号光进行吸收。
如图2所示，信号光从光电子集成基板1的底部入射。当信号光中包括绿色信号光和红色信号光时，信号光首先通过第一光电二极管121，第一光电二极管121中的第一吸收层1211吸收信号光中的绿光，之后信号光通过第二光电二极管122，第二吸收层1221对信号光中的红色光进行吸收，由此实现了光电子集成基板1的双通道通信，提高了通讯效率。
进一步地，为了使光电子集成基板11能实现底发射OLED显示功能，还可以在第二光电二极管122之上继续制作透明阳极(图中未示出)、有机发光层(图中未示出)以及反射阳极(图中未示出)。由此，可实现光电子集成基板1功能的多样化，在制作光电子集成基板1时也可以使用现有的显示面板制作工艺。
如图2所示，第二光电二极管122包括第二电极层1222，第二电极层1222分别与第二吸收层1221以及薄膜晶体管110电连接，以将第二吸收层1221吸收信号光后所转化的电信号传递给薄膜晶体管110；具体的，第二电极层1222与数据线105电连接，数据线105与源漏极层1103电连接，以实现第二光电二极管122和薄膜晶体管110的电连接。数据线105、源漏极层1103以及第一电极层1212同层设置且电连接，即在光电子集成基板1的制作过程中，可以先沉积一层金属层，然后通过构图工艺形成数据线105、源漏极层1103和第一电极层1212，因此数据线105、源漏极层1103和第一电极层1212通过一道光刻掩膜版即可形成。第二电极层1222位于第二吸收层1221靠近衬底10的一侧，即第二电极层1222位于第二吸收层1221下方，第二电极层1222的材料包括金属或者ITO等导电材料。为了避免第二电极层1222遮挡第二吸收层1221吸收信号光，在本申请的一些实施例中，第二电极层1222的材料采用具有良好透光性和导电性的氧化铟锡。
为了进一步地过滤信号光中波长较短的光，使第二光电二极管122主要针对波长较长的光进行吸收，在本申请的一些实施例中，光电子集成基板1还包括平坦化层，平坦化层位于第一光电二极管121和第二光电二极管122之间；平坦化层在衬底10上的正投影、第一吸收层1211在衬底10上的正投影以及第二吸收层1221在衬底10上的正投影至少部分交叠，平坦化层的材料包括彩色树脂材料。结合图1和图2，第一光电二极管121和第二光电二极管122之间的平坦化层为第一平坦化层102a，前文中所指的平坦化层即为第一平坦化层102a，第一平坦化层102a的材料包括彩色树脂材料。
在本申请的一个具体实施例中，请参阅图1，第一平坦化层102a采用具有绿光选择透过性的彩色树脂材料，例如非绿色的树脂材料，以减少非绿光的透过、进一步地过滤信号光中除了绿光之外的其他光，使第二光电二极管122主要针对绿光进行吸收，减少第二光电二极管122所受的干扰。在本申请的另一个具体实施例中，请参阅图2，第一平坦化层102a采用具有红色选择透过性的彩色树脂材料，例如非红色的数值材料，以减少非红光的透过、进一步地过滤信号光中除了红光之外的其他光，使第二光电二极管122主要针对红光进行吸收，减少第二光电二极管122所受的干扰。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种光电子集成电路，该光电子集成电路包括本申请实施例提供的上述光电子集成基板1。由于光电子集成电路包括本申请实施例提供的上述光电子集成基板1，因此该光电子集成电路具有与光电子集成基板1相同的有益效果，这里不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种光电子集成基板11的制作方法，如图6所示，该制作方法包括：
S101、提供一衬底；
S102、在衬底的一侧制作电子元件和光学传感器；其中，光学传感器与电子元件电连接，光学传感器包括第一光电二极管和第二光电二极管，第一光电二极管在衬底上的正投影和第二光电二极管在衬底上的正投影至少部分交叠；第一光电二极管吸收的信号光的波长与第二光电二极管吸收的信号光的波长不同。
本申请实施例提供的光电子集成基板1的制作方法中，由于第一光电二极管121和第二光电二极管122可以针对不同波长的信号光进行吸收，从而能够实现双通道通信，提高了通讯速度和效率。由于第一光电二极管121和第二光电二极管122层叠设置，且两者在衬底10上的正投影至少部分交叠，因此减小了光学传感器12在光电子集成基板1上所占的面积，避免了额外增加像素面积，有利于显示功能的集成。另外和需要设置滤光膜的多通道光电子集成基板1相比，制作工艺较为简单。
具体的，如图7所示，本申请实施例中在衬底10的一侧制作电子元件11和光学传感器12，包括：
S201、通过构图工艺在衬底的一侧制作第一多晶硅层和第二多晶硅层，第一多晶硅层位于需要制作薄膜晶体管的区域，第二多晶硅层位于需要制作光学传感器的区域；
S202、通过构图工艺和掺杂工艺对第一多晶硅层和第二多晶硅层进行掺杂，对第一多晶硅层掺杂后形成薄膜晶体管的有源层，对第二多晶硅层掺杂后形成吸收层；
S203、通过构图工艺在有源层远离衬底的一侧制作栅极层和源漏极层，以形成薄膜晶体管；在吸收层远离衬底的一侧制作电极层，以形成光学传感器中的一个光电二极管；
S204、在一个光电二极管远离衬底的一侧制作光学传感器中的另一个光电二极管，并使两个光电二极管的正投影在衬底上至少部分交叠。
具体的，本申请实施例中的构图工艺包括光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀以及去除光刻胶的部分或全部过程。
在第一种具体的实施方式中，本申请实施例中在一个光电二极管远离衬底10的一侧制作光学传感器12中的另一个光电二极管，包括：
通过构图工艺在一个光电二极管远离衬底的一侧制作氧化物半导体层；
通过构图工艺在氧化物半导体层远离衬底的一侧制作导电层，导电层与氧化物半导体层构成光学传感器中的另一个光电二极管。
下面结合附图详细介绍该第一种实施方式制作光电子集成基板1的具体过程。
如图8a所示，首先在衬底10上依次沉积缓冲层13和非晶硅层，之后对非晶硅层进行晶化以形成多晶硅层，并对多晶硅层进行图形化(即对多晶硅层进行构图工艺)形成第一多晶硅层111a和第二多晶硅层111b。具体的，本申请实施例中的衬底10可以为玻璃基板，第一多晶硅层111a位于需要制作薄膜晶体管110的区域，第二多晶硅层111b位于需要制作光学传感器12的区域。
如图8b所示，之后，在第一多晶硅层111a和第二多晶硅层111b远离衬底10的一侧沉积绝缘层103，并使绝缘层103覆盖第一多晶硅层111a和第二多晶硅层111b。之后在绝缘层103上对应第一多晶硅层111a的位置通过构图工艺制作栅极层1102，并在栅极层1102上沉积层间介质层104，使层间介质层104覆盖栅极层1102和绝缘层103。
如图8c所示，之后，在层间介质层104上涂覆光刻胶，并通过曝光和显影形成对应第二多晶硅层111b的位置处的光刻胶107，以栅极层1102及光刻胶107为掩膜进行掺杂工艺，以使第一多晶硅层111a形成薄膜晶体管110的有源层1101，使第二多晶硅层111b中形成N型半导体层120a。
如图8d所示，之后，去除图8c中的光刻胶107，在层间介质层104上重新涂覆光刻胶，并对重新涂覆的光刻胶再次进行曝光和显影，以形成图8d中的光刻胶107，该光刻胶107覆盖除了需要P型掺杂工艺掺杂外的其它区域，即光刻胶107暴露出需要P型掺杂工艺掺杂的区域，以光刻胶107为掩膜进行掺杂工艺，以使第二多晶硅层111b中形成P型半导体层120c。由此使第二多晶硅层111b形成第一光电二极管121的第一吸收层1211。
如图8e所示，之后，对层间介质层104和绝缘层103进行图案化处理，以使第一吸收层1211中的N型半导体层120a和P型半导体层120c暴露。之后，在层间介质层104上沉积一层金属层，并对该金属层进行图案化处理以形成源漏极层1103、数据线105以及第一电极层1212。源漏极层1103、栅极层1102和有源层1101构成薄膜晶体管110。第一电极层1212和第一吸收层1211构成第一光电二极管121。
如图8f所示，之后，在薄膜晶体管110、第一光电二极管121以及数据线105之上依次沉积第一钝化层101a、第一平坦化层102a和第二钝化层101b，并通过构图工艺开设贯通至数据线105的通孔100。
如图8g所示，之后，在第二钝化层101b上沉积氧化物半导体层，并对该氧化物半导体层进行图案化处理，以形成第二光电二极管122的第二吸收层1221，第一吸收层1211与第二吸收层1221在衬底10上的正投影至少部分交叠，即第一吸收层1211和第二吸收层1221至少部分重叠。
如图8h所示，之后，在第二吸收层1221上沉积一层金属层，并对该金属层进行图案化处理，以形成第二电极层1222，第二电极层1222和第二吸收层1221构成第二光电二极管122。
如图8i所示，之后，在第二光电二极管122和第二钝化层101b上依次沉积第三钝化层101c、第二平坦化层102b和第四钝化层101d，以使光电子集成基板1平坦化。
如图8j所示，之后，在第四钝化层101d上通过构图工艺制作电极引线106，并使电极引线106穿过第四钝化层101d、第二平坦化层102b和第三钝化层101c与第二电极层1222连接。其中，电极引线106用以连接电源，以向光学传感器12提供工作电压。然后，在第四钝化层101d上沉积第五钝化层101e，完成光电子集成基板1的制作。
需要说明的是，在本申请的实施例中，钝化层的材料包括氮化硅或者氧化硅等具有良好绝缘性能的材料，钝化层可以保护薄膜晶体管110和光电二极管不受外界水汽或灰尘等杂质的影响，避免薄膜晶体管110和光电二极管发生故障。平坦化层的材料包括有机材料，平坦化层可以使光电子集成基板1平整，方便在其之上通过构图工艺制作其他的部件。
需要说明的是，在本申请的实施例中，氧化物半导体层可以选择IGTO，当然也可以选择其它带隙在2.7至3.3之间的氧化物半导体材料。
在第二种具体的实施方式中，本申请实施例中在一个光电二极管远离衬底10的一侧制作光学传感器12中的另一个光电二极管，包括：
通过构图工艺在所述一个光电二极管远离衬底的一侧制作透明导电层，并使透明电极层与源漏极层电连接；
通过构图工艺在透明电极层远离衬底的一侧依次制作N型半导体层、本征半导体层、P型半导体层和金属层，以形成光学传感器中的另一个光电二极管。
下面结合附图详细介绍该第二种实施方式制作光电子集成基板1的具体过程。
如图9a所示，首先在衬底10上依次沉积缓冲层13和非晶硅层，之后对非晶硅层进行晶化以形成多晶硅层，并对多晶硅层进行图形化(即对多晶硅层进行构图工艺)形成第一多晶硅层111a和第二多晶硅层111b。具体的，本申请实施例中的衬底10可以为玻璃基板，第一多晶硅层111a位于需要制作薄膜晶体管110的区域，第二多晶硅层111b位于需要制作光学传感器12的区域。
如图9b所示，之后，在第一多晶硅层111a和第二多晶硅层111b远离衬底10的一侧沉积绝缘层103，并使绝缘层103覆盖第一多晶硅层111a和第二多晶硅层111b。之后在绝缘层103上对应第一多晶硅层111a的位置通过构图工艺制作栅极层1102，并在栅极层1102上沉积层间介质层104，使层间介质层104覆盖栅极层1102和绝缘层103。
如图9c所示，之后，在层间介质层104上涂覆光刻胶，并通过曝光和显影形成对应第二多晶硅层111b的位置处的光刻胶107，以栅极层1102及光刻胶107为掩膜进行掺杂工艺，以使第一多晶硅层111a形成薄膜晶体管110的有源层1101，使第二多晶硅层111b中形成N型半导体层120a。
如图9d所示，之后，去除图9c中的光刻胶107，在层间介质层104上重新涂覆光刻胶，并对重新涂覆的光刻胶再次进行曝光和显影，以形成图9d中的光刻胶107，并以光刻胶107为掩膜进行掺杂工艺，以使第二多晶硅层111b中形成P型半导体层120c。由此使第二多晶硅层111b形成第一光电二极管121的第一吸收层1211。
如图9e所示，对层间介质层104和绝缘层103进行图案化处理，以使第一吸收层1211中的N型半导体层120a和P型半导体层120c暴露。之后，在层间介质层104上沉积一层金属层，并对该金属层进行图案化处理以形成源漏极层1103、数据线105以及第一电极层1212。源漏极层1103、栅极层1102和有源层1101构成薄膜晶体管110。第一电极层1212和第一吸收层1211构成第一光电二极管121。
如图9f所示，之后，在薄膜晶体管110、第一光电二极管121以及数据线105之上依次沉积第一钝化层101a、第一平坦化层102a和第二钝化层101b，并通过构图工艺开设贯通至数据线105的通孔100。
如图9g所示，之后，在第二钝化层101b上沉积透明导电层1223，并对该透明导电层1223进行图案化处理，以形成第二光电二极管122的第二电极层1222。第二电极层1222穿过通孔100与数据线105电连接。
如图9h所示，之后，在第二电极层1222上依次沉积N型半导体层120a、本征半导体层120b、P型半导体层120c和导电层1223，以形成第二光电二极管122。
如图9i所示，之后，在第二光电二极管122上依次沉积保护层112、第二平坦化层102b和第三钝化层101c，并通过构图工艺开设贯通至导电层1223的通孔100。
如图9j所示，之后，在第三钝化层101c上通过构图工艺制作电极引线106，并使电极引线106穿过通孔100与导电层1223电连接。最后，在第三钝化层101c上沉积第四钝化层101d，并使第四钝化层101d覆盖电极引线106，完成光电子集成基板1的制作。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
1、光电子集成基板1中的光学传感器12采用第一光电二极管121和第二光电二极管122层叠设置的结构，且第一光电二极管121和第二光电二极管122至少部分交叠，通过使两个光电二极管分别吸收不同波长的光信号，实现双通道通信，提高了通信速度。
2、光学传感器12中的两个光电二极管互相交叠，避免了额外增加像素面积，有利于显示功能的集成。
3、在光电子集成基板1中，第一光电二极管121和第二光电二极管122依次层叠地分布在衬底10上。根据第一光电二极管121和第二光电二极管122的分布方向，可以决定光电子集成基板1接收信号光的方向。当第一光电二极管121可吸收信号光的波长小于第二光电二极管122可吸收信号光的波长时，使光电子集成基板1从底部接收光线，即信号光从光电子集成基板1的底部入射。通过使可吸收光的最大波长较小的第一光电二极管121先吸收信号光，其在吸收信号光同时也对信号光中波长较短的光进行了过滤，因此减小了第二光电二极管122受到的干扰，以使第二光电二极管122主要针对信号光中波长较长的光信号进行吸收；当第一光电二极管121可吸收信号光的波长大于第二光电二极管122可吸收信号光的波长时，使光电子集成基板1从顶部接收光线，即信号光从光电子集成基板1的顶部入射，通过使可吸收光的最大波长较小的第二光电二极管122先吸收信号光，其在吸收信号光同时也对信号光中波长较短的光进行了过滤，因此减小了第一光电二极管121受到的干扰，以使第一光电二极管121主要针对信号光中波长较长的光信号进行吸收，由此提高了通讯效率。
4、通过将第二光电二极管122的第二吸收层1221和薄膜晶体管110的有源层1101同层设置，即可以先沉积一层多晶硅层，然后通过构图工艺形成第二吸收层1221和有源层1101，因此第二吸收层1221和有源层1101通过一道光刻掩膜版即可形成，简化了工艺，降低了制作成本，光电子集成基板1的结构也较为简单。
5、通过将第二电极层1222与数据线105以及源漏极层1103同层设置，即在光电子集成基板1的制作过程中，可以先沉积一层金属层，然后通过构图工艺形成第二电极层1222、数据线105和源漏极层1103，因此第二电极层1222、数据线105和源漏极层1103通过一道光刻掩膜版即可形成。由此简化了光电子集成基板1的结构，制作工艺也较为简单。
6、第一光电二极管121和第二光电二极管122之间的平坦化层采用具有特定光透过性的彩色树脂材料，可以减少信号光中波长较短的光透过平坦化层，进一步地过滤信号光中波长较短的光，使第二光电二极管122主要针对信号光中波长较长的光进行吸收，减少第二光电二极管122所受的干扰。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (12)
1.一种光电子集成基板，其特征在于，包括：
衬底；
电子元件，位于所述衬底一侧；
光学传感器，位于所述衬底一侧，所述光学传感器与所述电子元件电连接，所述光学传感器包括层叠设置的第一光电二极管和第二光电二极管，所述第一光电二极管在所述衬底上的正投影和所述第二光电二极管在所述衬底上的正投影至少部分交叠，所述第一光电二极管吸收的信号光的波长与所述第二光电二极管吸收的信号光的波长不同；
所述第一光电二极管位于所述衬底一侧，所述第二光电二极管位于所述第一光电二极管远离所述衬底的一侧；
所述第一光电二极管包括第一吸收层，所述第二光电二极管包括第二吸收层；
所述第一吸收层在所述衬底上的正投影和所述第二吸收层在所述衬底上的正投影至少部分交叠，所述第一吸收层的材料与所述第二吸收层的材料不同；
所述电子元件包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括有源层；
所述第一吸收层包括同层设置的N型半导体层、本征半导体层和P型半导体层，所述第一吸收层与所述有源层同层设置，所述第二吸收层的材料包括氧化物半导体。
2.根据权利要求1所述的光电子集成基板，其特征在于，所述第二光电二极管包括与所述第二吸收层电连接的第二电极层，所述第二电极层与所述薄膜晶体管电连接，所述第二电极层的材料包括氧化铟锡。
3.根据权利要求1所述的光电子集成基板，其特征在于，所述第二光电二极管包括与所述第二吸收层电连接的第二电极层，所述第二电极层与所述薄膜晶体管电连接，所述第二电极层的材料包括金属；
所述第二电极层位于所述第二吸收层远离所述衬底的一侧，所述第二电极层在所述衬底上的正投影与所述第二吸收层在所述衬底上的正投影部分重叠；或，所述第二电极层位于所述第二吸收层靠近所述衬底的一侧，所述第二电极层在所述衬底上的正投影与所述第二吸收层在所述衬底上的正投影部分重叠。
4.根据权利要求1所述的光电子集成基板，其特征在于，所述电子元件包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括有源层；
所述第一吸收层包括同层设置的N型半导体层、本征半导体层和P型半导体层，所述第一吸收层与所述有源层同层设置，所述第二吸收层包括依次层叠设置的N型半导体层、本征半导体层和P型半导体层。
5.根据权利要求4所述的光电子集成基板，其特征在于，所述第二光电二极管包括第二电极层，所述第二电极层与所述薄膜晶体管电连接，所述第二电极层与所述第二吸收层电连接，所述第二电极层的材料包括氧化铟锡，所述第二电极层位于所述第二吸收层靠近所述衬底的一侧。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的光电子集成基板，其特征在于，所述光电子集成基板还包括平坦化层，所述平坦化层位于所述第一光电二极管和所述第二光电二极管之间；
所述平坦化层在所述衬底上的正投影、所述第一吸收层在所述衬底上的正投影以及所述第二吸收层在所述衬底上的正投影至少部分交叠，所述平坦化层的材料包括彩色树脂材料。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的光电子集成基板，其特征在于，
所述第二吸收层在所述衬底上的正投影与所述第一吸收层在所述衬底上的正投影完全重叠。
8.一种光电子集成电路，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的光电子集成基板。
9.一种如权利要求1至7中任意一项所述的光电子集成基板的制作方法，其特征在于，包括：
提供一衬底；
在所述衬底的一侧制作电子元件和光学传感器；其中，所述光学传感器与所述电子元件电连接，所述光学传感器包括第一光电二极管和第二光电二极管，所述第一光电二极管在所述衬底上的正投影和所述第二光电二极管在所述衬底上的正投影至少部分交叠；所述第一光电二极管吸收的信号光的波长与所述第二光电二极管吸收的信号光的波长不同。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述电子元件包括薄膜晶体管，所述在所述衬底的一侧制作电子元件和光学传感器，包括：
通过构图工艺在所述衬底的一侧制作第一多晶硅层和第二多晶硅层，所述第一多晶硅层位于需要制作所述薄膜晶体管的区域，所述第二多晶硅层位于需要制作所述光学传感器的区域；
通过构图工艺和掺杂工艺对所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层进行掺杂，对所述第一多晶硅层掺杂后形成所述薄膜晶体管的有源层，对所述第二多晶硅层掺杂后形成吸收层；
通过构图工艺在所述有源层远离所述衬底的一侧制作栅极层和源漏极层，以形成所述薄膜晶体管；在所述吸收层远离所述衬底的一侧制作电极层，以形成所述光学传感器中的一个光电二极管；
在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作所述光学传感器中的另一个光电二极管，并使两个所述光电二极管的正投影在所述衬底上至少部分交叠。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作所述光学传感器中的另一个光电二极管，包括：
通过构图工艺在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作氧化物半导体层；
通过构图工艺在所述氧化物半导体层远离所述衬底的一侧制作导电层，所述导电层与所述氧化物半导体层构成所述光学传感器中的另一个光电二极管。
12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作所述光学传感器中的另一个光电二极管，包括：
通过构图工艺在所述一个光电二极管远离所述衬底的一侧制作透明导电层，并使所述透明导电层与所述源漏极层电连接；
通过构图工艺在所述透明导电层远离所述衬底的一侧依次制作N型半导体层、本征半导体层、P型半导体层和导电层，以形成所述光学传感器中的另一个光电二极管。
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