一種光電傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光電傳感器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前光電傳感器一般采用晶片（單晶硅或藍(lán)寶石)、玻璃或塑料作為襯底，以硅光 電傳感器為例，現(xiàn)有技術(shù)提供了兩種硅光電傳感器，一種是建立在單晶硅片上的基于互補(bǔ) 金屬氧化物半導(dǎo)體的光電傳感器（CMOS)，另外一種是建立在玻璃襯底上的基于非晶硅薄膜 晶體管的光電傳感器（TFT)。前者的性能較高，噪音小，但缺點(diǎn)是造價(jià)高，不容易做大，硅片 的最大尺寸為直徑12寸或更小。后者雖然可以大面積制備，但缺點(diǎn)是性能不高，噪聲較大。 兩者的應(yīng)用也有所不同，前者主要是應(yīng)用在數(shù)字相機(jī)和圖像傳感器上，利用鏡頭將光聚焦 在相對(duì)較小的圖像傳感器上。而后者的主要應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)字平板X射線成像或者太陽能電 池上，需要的尺寸一般在13寸以上或更大。
[0003] 隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)光電傳感器的要求越來越高，尤其是在性能要 求和面積要求上，但是以上技術(shù)提供的光電傳感器不能將性能與制造面積兼顧起來，因此 難以滿足行業(yè)的發(fā)展要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種光電傳感器，該光電傳感器的光 電探測(cè)器和讀出器件是設(shè)置在單晶硅的上表面、下表面上的，因此可以保證傳感器的性能 較高；同時(shí)單晶硅是鑲嵌在陶瓷襯底上的，陶瓷襯底具有較強(qiáng)的機(jī)械特性，因此可將適量的 單晶硅鑲嵌在大面積的陶瓷襯底上，實(shí)現(xiàn)光電傳感器的大面積制備。本發(fā)明提供的傳感器， 克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下： 一種光電傳感器，包括陶瓷襯底、單晶硅、光電探測(cè)器和讀出器件，其中陶瓷襯底上開 設(shè)有若干陶瓷孔，單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內(nèi)，光電探測(cè)器和讀出器件分別設(shè)置在單晶硅的上 表面、下表面上。
[0006] 上述方案中，由于光電探測(cè)器和讀出器件是分別設(shè)置在單晶硅的上表面、下表面 上的，因此其性能較為優(yōu)越，同時(shí)陶瓷襯底具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，因此可將適量的單晶硅鑲 嵌在大面積的陶瓷襯底上，實(shí)現(xiàn)光電傳感器的大面積制備。本發(fā)明提供的傳感器，克服了現(xiàn) 有技術(shù)的缺陷。
[0007] 優(yōu)選地，為了使光電傳感器的性能更加優(yōu)越，單晶硅為空穴摻雜或電子摻雜過的 球狀娃。
[0008] 優(yōu)選地，陶瓷孔與陶瓷孔之間的間隔為100~200微米。
[0009] 優(yōu)選地，所述光電探測(cè)器為光電二極管、光電導(dǎo)體或雙極結(jié)型三極管，讀出器件為 場(chǎng)效應(yīng)晶體管或薄膜晶體管。
[0010] 同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種制備以上光電傳感器的方法，其技術(shù)方案如下： 包括以下步驟： 51. 在陶瓷襯底上開設(shè)若干陶瓷孔，將單晶硅放置在陶瓷孔內(nèi)，對(duì)單晶硅進(jìn)行燒結(jié)，使 單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內(nèi)； 52. 分別在單晶硅的上表面、下表面上制備光電探測(cè)器和讀出器件。 優(yōu)選地，在進(jìn)行步驟S2之前，需要對(duì)單晶硅的表面做平整化處理。
[0011] 優(yōu)選地，通過硅片機(jī)械化學(xué)拋光工藝對(duì)單晶硅的表面做平整化處理。
[0012] 優(yōu)選地，步驟S1中，通過高頻振動(dòng)法或真空設(shè)備法將單晶硅放置在陶瓷孔內(nèi)； 其中高頻振動(dòng)法的具體操作過程如下：將合適數(shù)量的單晶硅拋撒在水平放置的陶瓷襯 底上，令陶瓷襯底進(jìn)行低幅高頻振動(dòng)，從而使單晶硅填充至陶瓷孔； 真空設(shè)備法的具體操作過程如下：通過真空設(shè)備對(duì)單晶硅進(jìn)行吸附，然后將吸附的單 晶硅放置在陶瓷孔內(nèi)。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是： 本發(fā)明提供的光電傳感器的光電探測(cè)器和讀出器件是設(shè)置在單晶硅的上表面、下表面 上的，因此可以保證傳感器的性能；而單晶硅是鑲嵌在陶瓷襯底上的，陶瓷襯底具有較強(qiáng)的 機(jī)械特性，因此可將適量的單晶硅鑲嵌在大面積的陶瓷襯底上，實(shí)現(xiàn)光電傳感器的大面積 制備。本發(fā)明提供的傳感器，克服了現(xiàn)有單晶半導(dǎo)體光電探測(cè)器技術(shù)的缺陷。
【附圖說明】
[0014] 圖1為光電傳感器的側(cè)面示意圖。
[0015] 圖2為光電傳感器用于X射線成像時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3為光電傳感器的等效電路圖。
[0017] 圖4為經(jīng)平整化處理后光電傳感器的側(cè)面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制。
[0019] 實(shí)施例1 本發(fā)明提供的光電傳感器包括陶瓷襯底、單晶硅、光電探測(cè)器和讀出器件，其中陶瓷襯 底上開設(shè)有若干陶瓷孔，單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內(nèi)，光電探測(cè)器和讀出器件分別設(shè)置在單晶 硅的上表面、下表面上。其中，單晶硅為球狀，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0020] 上述方案中，如表1所示，用于X射線成像的TFT與本發(fā)明提供的光電傳感器相 比，雖然都可以實(shí)現(xiàn)大面積的制備，但是本發(fā)明提供的光電傳感器的光電探測(cè)器和讀出器 件是分別設(shè)置在單晶硅上表面、下表面上的，其性能較為優(yōu)越，而與CMOS相比，本發(fā)明提供 的光電傳感器可實(shí)現(xiàn)大面積的制備。因此本發(fā)明提供的光電傳感器是非常具有市場(chǎng)前景 的。
[0021] 表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光電傳感器，其特征在于；包括陶瓷襯底、單晶娃、光電探測(cè)器和讀出器件，其 中陶瓷襯底上開設(shè)有若干陶瓷孔，單晶娃鑲嵌在陶瓷孔內(nèi)，光電探測(cè)器和讀出器件分別設(shè) 置在單晶娃的上表面、下表面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電傳感器，其特征在于：所述單晶娃為空穴滲雜或電子滲 雜過的球狀娃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電傳感器，其特征在于：陶瓷孔與陶瓷孔之間的間隔為 100?200微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的光電傳感器，其特征在于：所述光電探測(cè)器為光電 二極管、光電導(dǎo)體或雙極結(jié)型=極管，讀出器件為場(chǎng)效應(yīng)晶體管或薄膜晶體管。
5. -種根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述光電傳感器的制備方法，其特征在于：包括W下 步驟：
51. 在陶瓷襯底上開設(shè)若干陶瓷孔，將單晶娃放置在陶瓷孔內(nèi)，對(duì)單晶娃進(jìn)行燒結(jié)，使 單晶娃鑲嵌在陶瓷孔內(nèi)；
52. 分別在單晶娃的上表面、下表面上制備光電探測(cè)器和讀出器件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大面積光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于：在進(jìn)行步驟S2 之前，需要對(duì)單晶娃的表面做平整化處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的大面積光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于；通過娃片機(jī)械 化學(xué)拋光工藝對(duì)單晶娃的表面做平整化處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大面積光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于：步驟S1中，通 過高頻振動(dòng)法或真空設(shè)備法將單晶娃放置在陶瓷孔內(nèi)； 其中高頻振動(dòng)法的具體操作過程如下；將合適數(shù)量的單晶娃拋撒在水平放置的陶瓷襯 底上，令陶瓷襯底進(jìn)行低幅高頻振動(dòng)，從而使單晶娃填充至陶瓷孔； 真空設(shè)備法的具體操作過程如下；通過真空設(shè)備對(duì)單晶娃進(jìn)行吸附，然后將吸附的單 晶娃放置在陶瓷孔內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光電傳感器及其制備方法，其中的光電傳感器包括陶瓷襯底、單晶硅、光電探測(cè)器和讀出器件，其中陶瓷襯底上開設(shè)有若干陶瓷孔，單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內(nèi)，光電探測(cè)器和讀出器件分別設(shè)置在單晶硅的上表面、下表面上。本發(fā)明提供的光電傳感器的光電探測(cè)器和讀出器件是設(shè)置在單晶硅的上表面、下表面上的，因此可以保證傳感器的性能；而單晶硅是鑲嵌在陶瓷襯底上的，陶瓷襯底具有較強(qiáng)的機(jī)械特性，因此可將適量的單晶硅鑲嵌在大面積的陶瓷襯底上，實(shí)現(xiàn)光電傳感器的大面積制備。本發(fā)明提供的傳感器，克服了現(xiàn)有單晶半導(dǎo)體光電探測(cè)器技術(shù)的缺陷。
【IPC分類】H01L31-101, H01L31-18
【公開號(hào)】CN104617179
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510029407
【發(fā)明人】王凱, 陳鋒
【申請(qǐng)人】廣東順德中山大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國際聯(lián)合研究院
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日