[发明专利]一种光电传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种光电传感器及其制备方法。

背景技术

目前光电传感器一般采用晶片（单晶硅或蓝宝石）、玻璃或塑料作为衬底，以硅光电传感器为例，现有技术提供了两种硅光电传感器，一种是建立在单晶硅片上的基于互补金属氧化物半导体的光电传感器（CMOS），另外一种是建立在玻璃衬底上的基于非晶硅薄膜晶体管的光电传感器（TFT）。前者的性能较高，噪音小，但缺点是造价高，不容易做大，硅片的最大尺寸为直径12寸或更小。后者虽然可以大面积制备，但缺点是性能不高，噪声较大。两者的应用也有所不同，前者主要是应用在数字相机和图像传感器上，利用镜头将光聚焦在相对较小的图像传感器上。而后者的主要应用领域是数字平板X射线成像或者太阳能电池上，需要的尺寸一般在13寸以上或更大。

随着半导体行业的发展，市场上对光电传感器的要求越来越高，尤其是在性能要求和面积要求上，但是以上技术提供的光电传感器不能将性能与制造面积兼顾起来，因此难以满足行业的发展要求。

发明内容

本发明为解决以上现有技术的缺陷，提供了一种光电传感器，该光电传感器的光电探测器和读出器件是设置在单晶硅的上表面、下表面上的，因此可以保证传感器的性能较高；同时单晶硅是镶嵌在陶瓷衬底上的，陶瓷衬底具有较强的机械特性，因此可将适量的单晶硅镶嵌在大面积的陶瓷衬底上，实现光电传感器的大面积制备。本发明提供的传感器，克服了现有技术的缺陷。

为实现以上发明目的，采用的技术方案如下：

一种光电传感器，包括陶瓷衬底、单晶硅、光电探测器和读出器件，其中陶瓷衬底上开设有若干陶瓷孔，单晶硅镶嵌在陶瓷孔内，光电探测器和读出器件分别设置在单晶硅的上表面、下表面上。

上述方案中，由于光电探测器和读出器件是分别设置在单晶硅的上表面、下表面上的，因此其性能较为优越，同时陶瓷衬底具有较强的机械强度，因此可将适量的单晶硅镶嵌在大面积的陶瓷衬底上，实现光电传感器的大面积制备。本发明提供的传感器，克服了现有技术的缺陷。

优选地，为了使光电传感器的性能更加优越，单晶硅为空穴掺杂或电子掺杂过的球状硅。

优选地，陶瓷孔与陶瓷孔之间的间隔为100~200微米。

优选地，所述光电探测器为光电二极管、光电导体或双极结型三极管，读出器件为场效应晶体管或薄膜晶体管。

同时，本发明还提供了一种制备以上光电传感器的方法，其技术方案如下：

包括以下步骤：

S1.在陶瓷衬底上开设若干陶瓷孔，将单晶硅放置在陶瓷孔内，对单晶硅进行烧结，使单晶硅镶嵌在陶瓷孔内；

S2.分别在单晶硅的上表面、下表面上制备光电探测器和读出器件。              

优选地，在进行步骤S2之前，需要对单晶硅的表面做平整化处理。

优选地，通过硅片机械化学抛光工艺对单晶硅的表面做平整化处理。

优选地，步骤S1中，通过高频振动法或真空设备法将单晶硅放置在陶瓷孔内；

其中高频振动法的具体操作过程如下：将合适数量的单晶硅抛撒在水平放置的陶瓷衬底上，令陶瓷衬底进行低幅高频振动，从而使单晶硅填充至陶瓷孔；

真空设备法的具体操作过程如下：通过真空设备对单晶硅进行吸附，然后将吸附的单晶硅放置在陶瓷孔内。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供的光电传感器的光电探测器和读出器件是设置在单晶硅的上表面、下表面上的，因此可以保证传感器的性能；而单晶硅是镶嵌在陶瓷衬底上的，陶瓷衬底具有较强的机械特性，因此可将适量的单晶硅镶嵌在大面积的陶瓷衬底上，实现光电传感器的大面积制备。本发明提供的传感器，克服了现有单晶半导体光电探测器技术的缺陷。

附图说明

图1为光电传感器的侧面示意图。

图2为光电传感器用于X射线成像时的结构示意图。

图3为光电传感器的等效电路图。

图4为经平整化处理后光电传感器的侧面示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1

本发明提供的光电传感器包括陶瓷衬底、单晶硅、光电探测器和读出器件，其中陶瓷衬底上开设有若干陶瓷孔，单晶硅镶嵌在陶瓷孔内，光电探测器和读出器件分别设置在单晶硅的上表面、下表面上。其中，单晶硅为球状，具体结构如图1所示。