[發明專利]雙柵結構間接飛行時間器件、主動光電探測組件和光電系統

在審

• 申請號: 202010795910.9
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111965661A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 趙宇;王祿
• 申請（專利權）人: 蘇州離婁科技有限公司
• 主分類號: G01S17/36
• 分類號: G01S17/36;G01S7/481;H01L31/101;H01L31/0352
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

1.一種雙柵結構間接飛行時間器件，包括一個或多個用于吸收光信號并將所述光信號轉換為電信號的功能單元，每個所述功能單元包括襯底、設置于所述襯底上表面的由化合物半導體材料構成的光吸收層、設置于所述光吸收層上表面的兩個用于輸出光電流信號的探測電極、設置于所述光吸收層上表面的柵極氧化層、設置于所述柵極氧化層上表面的兩個用于輸入調制電壓信號的柵電極，所述雙柵結構間接飛行時間器件還包括設置于所述襯底下表面或所述光吸收層上的襯底電極，其特征在于：所述光吸收層的一部分采用P型摻雜化合物半導體而構成P型摻雜區，所述光吸收層的上表面處的局部形成兩個N型注入區和一個重摻雜P型區，所述探測電極覆蓋部分所述N型注入區，所述柵極氧化層覆蓋所述重摻雜P型區、另外部分所述N型注入區和所述P型摻雜區。

2.根據權利要求1所述的雙柵結構間接飛行時間器件，其特征在于：兩個所述柵電極之間的空隙對應所述重摻雜P型區設置。

3.根據權利要求1所述的雙柵結構間接飛行時間器件，其特征在于：所述柵電極的側部開設有缺口，所述探測電極對應所述缺口設置，或者，所述柵電極中部開設有窗口，所述探測電極對應所述窗口設置。

4.根據權利要求1所述的雙柵結構間接飛行時間器件，其特征在于：所述光吸收層的上表面的局部由刻蝕出的臺面形成，所述襯底電極設置在所述臺面上。

5.根據權利要求1所述的雙柵結構間接飛行時間器件，其特征在于：所述雙柵結構間接飛行時間器件的制備工藝包括以下步驟：

步驟一：制作所述襯底，在所述襯底上生長所述光吸收層；

步驟二：在所述光吸收層上制作出兩個裸露的窗口區；

步驟三：利用離子注入或擴散方法在所述窗口區形成所述N型注入區；

步驟四：在所述光吸收層上制作出一個開窗區域，并通過離子注入或擴散方法在所述開窗區域形成所述重摻雜P型區；

步驟五：在所述N型注入區位置制備所述探測電極；

步驟六：在所述光吸收層表面沉積氧化金屬層；

步驟七：將所述探測電極表面覆蓋的所述氧化金屬層去除，露出所述探測電極，并形成所述柵極氧化層；

步驟八：在所述柵極氧化層上沉積形成金屬層；

步驟九：在所述金屬層上腐蝕出條形結構而使所述金屬層分為兩部分，形成兩個所述柵電極；

步驟十：沉積形成所述襯底電極。

6.一種主動光電探測組件，其特征在于：所述主動光電探測組件包括如權利要求1至5中任一項所述的雙柵結構間接飛行時間器件、用于向所述雙柵結構間接飛行時間器件的柵電極施加所述調制電壓信號的信號輸出電路、用于讀出所述雙柵結構間接飛行時間器件輸出的所述光電流信號的讀出電路以及光源；所述信號輸出電路與所述雙柵結構間接飛行時間器件的柵電極相連接，所述讀出電路與所述雙柵結構間接飛行時間器件的探測電極相連接。

7.根據權利要求6所述的主動光電探測組件，其特征在于：所述雙柵結構間接飛行時間器件通過金屬互連方式與所述信號輸出電路、所述讀出電路相連接。

8.根據權利要求6或7所述的主動光電探測組件，其特征在于：所述光源包括LED或VCSEL。

9.一種光電系統，其特征在于：所述光電系統包括：

光收發機構，所述光收發機構用于發射經過調制的信號光照射被測物體，還用于接收所述被測物體反射回的光信號，并將所述光信號轉換為電信號，所述光收發機構包括如權利要求6至8中任一項所述的主動光電探測組件；

驅動電路，所述驅動電路用于驅動所述光收發機構；

處理單元，所述處理單元用于基于所述光收發機構發射的所述信號光和接收的所述光信號之間的相位差確定所述光電系統與所述被測物體之間的距離；

所述驅動單元與所述光收發機構相連接，所述處理單元與所述光收發機構相連接。

10.根據權利要求9所述的光電系統，其特征在于：所述光電系統還包括：

計算單元，所述計算單元用于基于所述處理單元輸出的包含所述光電系統與所述被測物體之間的距離的輸出信號形成深度圖像輸出；

光學部件，所述光學部件包括與所述光收發機構相連接的光束整形裝置、光學收發鏡頭。