[發明專利]一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器

有效

• 申請號: 202110222735.9
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112992863B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 李婷;唐磊;楊靚;時光;何杰;崔雙韜;張先嬈;徐晚成;李海松;張曼;曹天驕;袁昕
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L31/02;H01L25/065;H01L27/144
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，包括光電探測器本體，所述光電探測器本體包括靠近光線由頂至底設置的第一晶圓(1)、第二晶圓(2)和第三晶圓(3)；所述第一晶圓(1)、第二晶圓(2)和第三晶圓(3)依次疊加設置；所述第一晶圓(1)上裝配有若干個可見光像元和讀出電路；所述第二晶圓(2)上裝配有若干個紅外讀出電路；所述第三晶圓(3)上裝配有若干個紅外像元陣列；第一晶圓(1)與第二晶圓(2)硅片鍵合設置，所述第三晶圓(3)通過第一晶圓(1)與第二晶圓(2)硅片鍵合后互聯設置，實現可見光波段圖像和紅外波段圖像的探測。

2.根據權利要求1所述的一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，所述第一晶圓(1)和第二晶圓(2)均為硅基CMOS晶圓，第一晶圓(1)和第二晶圓(2)采用氧化物-氧化物的化學鍵互聯，斷鍵互聯工藝。

3.根據權利要求2所述的一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，所述氧化物-氧化物鍵合機理為第一晶圓(1)和第二晶圓(2)表面的SiO₂表面的Si-O鍵以及H₂O分子的H-O在進入鍵合機臺前會被等離子體打斷，使得表面產生非常多的懸掛鍵，進入鍵合機臺后，機臺會對第一晶圓(1)和第二晶圓(2)的硅片設有貼合力，用于將第一晶圓(1)和第二晶圓(2)的硅片結合，使得第一晶圓(1)和第二晶圓(2)的硅片表面的Si-O鍵重新結合。

4.根據權利要求1所述的一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，所述第三晶圓(3)采用非硅基紅外感光材料；第三晶圓(3)通過第一晶圓(1)與第二晶圓(2)硅片鍵合后采用銦柱互聯設置。

5.根據權利要求1所述的一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，所述紅外像元的讀出電路硅片上設有1-2μm的鈍化層開孔，用于實現銦注入頂層鋁中，實現電氣互聯。

6.根據權利要求1所述的一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，所述光電探測器本體采用硅通孔TSV技術刻蝕硅層，通過金屬連接將第一晶圓(1)和第二晶圓(2)的壓焊點PAD均引出至最頂層，易于實現器件封裝。

7.根據權利要求1所述的一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，所述光電探測器本體采用片外處理技術，完成兩種譜段數據融合，實現高動態范圍成像。

8.根據權利要求1所述的一種覆蓋可見光波段和紅外波段的光電探測器，其特征在于，所述光電探測器本體的探測范圍為350nm～3μm波長。