一種光電傳感器及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體技術領域，更具體地，涉及一種光電傳感器及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前光電傳感器一般采用晶片（單晶硅或藍寶石)、玻璃或塑料作為襯底，以硅光 電傳感器為例，現有技術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 金屬氧化物半導體的光電傳感器（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，但缺點是造價高，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，但缺點是性能不高，噪聲較大。 兩者的應用也有所不同，前者主要是應用在數字相機和圖像傳感器上，利用鏡頭將光聚焦 在相對較小的圖像傳感器上。而后者的主要應用領域是數字平板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] 隨著半導體行業的發展，市場上對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 難以滿足行業的發展要求。

【發明內容】

[0004] 本發明為解決以上現有技術的缺陷，提供了一種光電傳感器，該光電傳感器的光 電探測器和讀出器件是設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；同時單晶硅是鑲嵌在陶瓷襯底上的，陶瓷襯底具有較強的機械特性，因此可將適量的 單晶硅鑲嵌在大面積的陶瓷襯底上，實現光電傳感器的大面積制備。本發明提供的傳感器， 克服了現有技術的缺陷。
[0005] 為實現以上發明目的，采用的技術方案如下： 一種光電傳感器，包括陶瓷襯底、單晶硅、光電探測器和讀出器件，其中陶瓷襯底上開 設有若干陶瓷孔，單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內，光電探測器和讀出器件分別設置在單晶硅的上 表面、下表面上。
[0006] 上述方案中，由于光電探測器和讀出器件是分別設置在單晶硅的上表面、下表面 上的，因此其性能較為優越，同時陶瓷襯底具有較強的機械強度，因此可將適量的單晶硅鑲 嵌在大面積的陶瓷襯底上，實現光電傳感器的大面積制備。本發明提供的傳感器，克服了現 有技術的缺陷。
[0007] 優選地，為了使光電傳感器的性能更加優越，單晶硅為空穴摻雜或電子摻雜過的 球狀娃。
[0008] 優選地，陶瓷孔與陶瓷孔之間的間隔為100~200微米。
[0009] 優選地，所述光電探測器為光電二極管、光電導體或雙極結型三極管，讀出器件為 場效應晶體管或薄膜晶體管。
[0010] 同時，本發明還提供了一種制備以上光電傳感器的方法，其技術方案如下： 包括以下步驟： 51. 在陶瓷襯底上開設若干陶瓷孔，將單晶硅放置在陶瓷孔內，對單晶硅進行燒結，使 單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內； 52. 分別在單晶硅的上表面、下表面上制備光電探測器和讀出器件。 優選地，在進行步驟S2之前，需要對單晶硅的表面做平整化處理。
[0011] 優選地，通過硅片機械化學拋光工藝對單晶硅的表面做平整化處理。
[0012] 優選地，步驟S1中，通過高頻振動法或真空設備法將單晶硅放置在陶瓷孔內； 其中高頻振動法的具體操作過程如下：將合適數量的單晶硅拋撒在水平放置的陶瓷襯 底上，令陶瓷襯底進行低幅高頻振動，從而使單晶硅填充至陶瓷孔； 真空設備法的具體操作過程如下：通過真空設備對單晶硅進行吸附，然后將吸附的單 晶硅放置在陶瓷孔內。
[0013] 與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是： 本發明提供的光電傳感器的光電探測器和讀出器件是設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，陶瓷襯底具有較強的 機械特性，因此可將適量的單晶硅鑲嵌在大面積的陶瓷襯底上，實現光電傳感器的大面積 制備。本發明提供的傳感器，克服了現有單晶半導體光電探測器技術的缺陷。
【附圖說明】
[0014] 圖1為光電傳感器的側面示意圖。
[0015] 圖2為光電傳感器用于X射線成像時的結構示意圖。
[0016] 圖3為光電傳感器的等效電路圖。
[0017] 圖4為經平整化處理后光電傳感器的側面示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0019] 實施例1 本發明提供的光電傳感器包括陶瓷襯底、單晶硅、光電探測器和讀出器件，其中陶瓷襯 底上開設有若干陶瓷孔，單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內，光電探測器和讀出器件分別設置在單晶 硅的上表面、下表面上。其中，單晶硅為球狀，具體結構如圖1所示。
[0020] 上述方案中，如表1所示，用于X射線成像的TFT與本發明提供的光電傳感器相 比，雖然都可以實現大面積的制備，但是本發明提供的光電傳感器的光電探測器和讀出器 件是分別設置在單晶硅上表面、下表面上的，其性能較為優越，而與CMOS相比，本發明提供 的光電傳感器可實現大面積的制備。因此本發明提供的光電傳感器是非常具有市場前景 的。
[0021] 表 1
【主權項】
1. 一種光電傳感器，其特征在于；包括陶瓷襯底、單晶娃、光電探測器和讀出器件，其 中陶瓷襯底上開設有若干陶瓷孔，單晶娃鑲嵌在陶瓷孔內，光電探測器和讀出器件分別設 置在單晶娃的上表面、下表面上。
2. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求1?3任一項所述的光電傳感器，其特征在于：所述光電探測器為光電 二極管、光電導體或雙極結型=極管，讀出器件為場效應晶體管或薄膜晶體管。
5. -種根據權利要求1?4任一項所述光電傳感器的制備方法，其特征在于：包括W下 步驟：
51. 在陶瓷襯底上開設若干陶瓷孔，將單晶娃放置在陶瓷孔內，對單晶娃進行燒結，使 單晶娃鑲嵌在陶瓷孔內；
52. 分別在單晶娃的上表面、下表面上制備光電探測器和讀出器件。
6. 根據權利要求5所述的大面積光電探測器的制備方法，其特征在于：在進行步驟S2 之前，需要對單晶娃的表面做平整化處理。
7. 根據權利要求6所述的大面積光電探測器的制備方法，其特征在于；通過娃片機械 化學拋光工藝對單晶娃的表面做平整化處理。
8. 根據權利要求5所述的大面積光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟S1中，通 過高頻振動法或真空設備法將單晶娃放置在陶瓷孔內； 其中高頻振動法的具體操作過程如下；將合適數量的單晶娃拋撒在水平放置的陶瓷襯 底上，令陶瓷襯底進行低幅高頻振動，從而使單晶娃填充至陶瓷孔； 真空設備法的具體操作過程如下；通過真空設備對單晶娃進行吸附，然后將吸附的單 晶娃放置在陶瓷孔內。
【專利摘要】本發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、光電探測器和讀出器件，其中陶瓷襯底上開設有若干陶瓷孔，單晶硅鑲嵌在陶瓷孔內，光電探測器和讀出器件分別設置在單晶硅的上表面、下表面上。本發明提供的光電傳感器的光電探測器和讀出器件是設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，陶瓷襯底具有較強的機械特性，因此可將適量的單晶硅鑲嵌在大面積的陶瓷襯底上，實現光電傳感器的大面積制備。本發明提供的傳感器，克服了現有單晶半導體光電探測器技術的缺陷。
【IPC分類】H01L31-101, H01L31-18
【公開號】CN104617179
【申請號】CN201510029407
【發明人】王凱, 陳鋒
【申請人】廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月21日