[發明專利]一種用于智能儀表的光電集成傳感器及制備方法

在審

• 申請號: 201910432517.0
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110098202A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 樓卓格
• 申請（專利權）人: 浙江機電職業技術學院
• 主分類號: H01L27/144
• 分類號: H01L27/144;H01L31/0288;H01L31/18
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 付建中

本發明涉及光電傳感器技術領域，尤其是一種用于智能儀表的光電集成傳感器，包括硅基光電探測器和跨阻放大器，所述硅基光電探測器連接到所述跨阻放大器，硅基光電探測器實現光電轉換并由跨阻放大器實現信號放大，本發明能夠實現光學元件與放大電路模塊的單片光電集成，不僅有效的降低芯片的生產和封裝成本，同時能減少由于器件之間的互連線造成的寄生效應，提高器件的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及光電傳感器技術領域，具體領域為一種用于智能儀表的光電集成傳感器。

背景技術

如今隨著工業產業的轉型升級，市場對工業產業智能化的要求愈加顯著。在傳統工業面臨轉型升級的時代背景下，高效、智能化將會是工業生產的必然趨勢。工業生產智能化的能力，取決于智能儀表的集成度與智能化水平。當今工業產業的發展，需要不斷完善改進工業生產技術，以滿足市場的發展需求。復雜冗長的工業生產線，僅靠傳統的儀表監控檢測，不能滿足更加高效、智能化的工業生產轉型升級的要求。

而要提升儀表的智能化水平、降低成本并提高集成度，首先要提升智能儀表的傳感器集成度與智能化水平。光電傳感器是一種重要的智能儀表傳感器，可用于工業現場的光學信號檢測識別。目前市場上絕大多數光電傳感器的光學元件與電學元件為分立式設計，首先使用光電探測器進行光電轉換，再連接至放大電路模塊將轉換出來的電信號放大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于智能儀表的光電集成傳感器，以解決現有技術中光電傳感器集成度低，儀表智能化水平低的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種用于智能儀表的光電集成傳感器，包括硅基光電探測器和跨阻放大器，所述硅基光電探測器連接到所述跨阻放大器，硅基光電探測器實現光電轉換并由跨阻放大器實現信號放大。

優選的，所述硅基光電探測器采用插指狀雙阱P襯底結構，從下而上依次包括：第一層為P型硅襯底，第二層為N阱與P阱，第三層為P型重摻雜硅與N型重摻雜硅，第四層為金屬鋁與場氧區，第五層至第七層均SiO₂絕緣介質層，第八層為Si₃N₄表面鈍化層。

優選的，所述的P型硅襯底之上等間距形成17個N阱區，每個N阱區上表面形成N型重摻雜硅，以第9個N阱區為中心呈軸對稱分布。

優選的，每相鄰N阱區之間等間距形成18個P阱區，每個P阱區上表面形成P型重摻雜硅。

優選的，17個N阱區相連形成叉指結構，N阱區上表面的N型重摻雜硅沉積金屬鋁形成歐姆接觸，作為光電探測器的正極引出。

優選的，18個P阱區相連形成叉指結構，P阱區上表面的P型重摻雜硅沉積金屬鋁形成歐姆接觸，作為光電探測器的負極引出。

優選的，所述的硅基光電探測器的表面尺寸為300μm×300μm。

優選的，位于N阱上表面N型重摻雜硅距離N阱邊緣距離不小于0.4μm，寬度為2.5μm。

優選的，位于P阱上表面P型重摻雜硅距離P阱邊緣距離不小于0.4μm，寬度為2.3μm。

為實現上述目的，本發明還提供如下技術方案：一種用于智能儀表的光電集成傳感器的硅基光電探測器的制備發光方法，其步驟為：

(1)采用電阻率為15～25Ωcm的P型硅作為襯底；

(2)在P型硅襯底上等間距光刻距離12μm，寬度5.5μm的17個N阱區，離子注入劑量6×10¹²的磷形成N阱區；

(3)在N阱區之間等間距光刻寬度5μm的18個P阱區，離子注入劑量 9×10¹²的硼形成P阱區；

(4)光刻N型重摻雜區，離子注入劑量4×10¹⁵的砷形成N型重摻雜區；