一种具有发射和接收光信号功能的芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有发射和接收光信号功能的芯片及其制作方法，其中制作方法包括以下步骤：S1：在衬底上生长LED外延层形成LED芯片；S2：利用光刻技术和刻蚀技术将LED芯片的部分区域刻蚀至衬底；S3：在衬底上生长Au层形成金焊垫；S4：在金焊垫上焊接光电探测器芯片；S5：生长电极。本发明专利技术将光信号的发射和接收功能集成在一颗芯片上，反馈回的光可以按照发光光路原路返回，不用进行二次光路设计，节省了很大的光路设计费用，而且发射和接收光信号功能集成在一个器件上，体积减小，更有利于产品高集成。

A chip with function of transmitting and receiving optical signal and its making method

The invention discloses a chip with the function of transmitting and receiving light signal and its making method, in which the method comprises the following steps: S1: the LED epitaxial layer is grown on the substrate to form a LED chip; S2: etching part of the LED chip to the substrate by photolithography and etching technology; S3: the formation of the Au layer on the substrate. Gold welding pad; S4: solder the photoelectric detector chip on the gold pad; S5: growth electrode. The invention integrates the transmitting and receiving functions of the optical signal on a chip. The feedback back light can be returned in accordance with the original path of the light light path, without the design of the two optical path, which saves the great cost of the design of the optical path, and the function of the transmitting and receiving light signal is integrated on a device, and the volume is reduced, and the product is more advantageous to the product. Integrate.

【技术实现步骤摘要】
一种具有发射和接收光信号功能的芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体器件领域，具体涉及一种具有发射和接收光信号功能的芯片及其制作方法。
技术介绍
传统的光信号的发射和接收设备分别由两个器件完成，一个器件是由LED等发光器件发射出光信号，另一个器件由光电探测器接收反馈回的光信号，将光信号转化为电信号输出，从而完成光信号的发射和接收功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有发射和接收光信号功能的芯片及其制作方法，解决目前没有同时具有光信号发射和接收功能的芯片的问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种具有发射和接收光信号功能的芯片，包括衬底、探测器芯片和对称设置在衬底中心两侧的LED外延层，上述衬底的中心处设置有金焊垫，上述光电探测器芯片焊接在金焊垫上，上述LED外延层和光电探测器芯片的上方均设置有电极。更进一步的方案是，上述衬底为蓝宝石衬底，上述LED外延层从下至上依次为N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层，上述LED外延层的总厚度为5～10微米。更进一步的方案是，上述光电探测器芯片为砷化镓基探测器芯片，上述砷化镓基探测器芯片的结构从下至上依次为砷化镓衬底、U型砷化镓层、N型砷化镓层、U型砷化镓层和P型砷化镓层。一种具有发射和接收光信号功能的芯片的制作方法，包括以下步骤：S1：在衬底上生长LED外延层形成LED芯片；S2：利用光刻技术和刻蚀技术将LED芯片的部分区域刻蚀至衬底；S3：在衬底上生长Au层形成金焊垫；S4：在金焊垫上焊接光电探测器芯片；S5：生长电极。更进一步的方案是，衬底为蓝宝石衬底，LED外延层从下至上依次为N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层。更进一步的方案是，S1步骤中形成LED芯片后利用光刻和干法刻蚀技术将芯片中部的区域刻蚀至N型氮化镓层，刻蚀深度为0.5～1.5微米。更进一步的方案是，S2步骤中，利用光刻技术和刻蚀技术将LED芯片的部分区域刻蚀至蓝宝石衬底的刻蚀深度为5～10微米。更进一步的方案是，S3步骤中金焊垫的生长厚度为15000～25000埃。更进一步的方案是，S4步骤中在金焊垫上焊接的光电探测器芯片为砷化镓基探测器，更进一步的方案是，砷化镓基探测器的结构从下至上依次为砷化镓衬底、U型砷化镓层、N型砷化镓层、U型砷化镓层和P型砷化镓层。更进一步的方案是，S5步骤中生长电极的具体方法是使用蒸镀或者溅射技术在P型氮化镓层和N型氮化镓层上生长Au层分别形成金电极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的LED外延层与衬底形成LED芯片，用于发光，在衬底的中心处设置有探测器芯片，用于接收LED发出的光，将LED芯片和探测器结合到同一个芯片中，芯片体积更小，更有利于产品高集成。本专利技术将光信号的发射和接收功能集成在一颗芯片上，反馈回的光可以按照发光光路原路返回，不用进行二次光路设计，节省了很大的光路设计费用。附图说明图1为本专利技术的结构俯视图。图2为本专利技术结构A-A方向的侧视图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：参见图1，一种具有发射和接收光信号功能的芯片，包括衬底1、探测器芯片4和对称设置在衬底1中心两侧的LED外延层2，衬底1的中心处设置有金焊垫3，探测器芯片4焊接在金焊垫3上，LED外延层2和探测器芯片4的上方均设置有电极。LED外延层与衬底形成LED芯片，用于发光，在衬底的中心处设置有探测器芯片，用于接收LED发出的光，将LED芯片和探测器结合到同一个芯片中，芯片体积更小，便于狭小的空间的使用，而且反馈回的光可以按照发光光路原路返回，不用进行二次光路设计，节省了很大的光路设计费用。为保障接收光信号的准确性探测器芯片需要焊接在衬底的几何中心位置，偏差不能超过20微米。芯片设计中LED外延层为对称的设计，能够保障芯片的整体出光接近芯片中心，有利于芯片光信号的发射和接收。实施例2：在上述实施例的基础上，衬底1为蓝宝石衬底，LED外延层2从下至上依次为N型氮化镓层21、量子阱层22和P型氮化镓层23，LED外延层2的总厚度为5～10微米。光电探测器芯片4为硅基探测器芯片、砷化镓基探测器芯片和氮化钾基探测器芯片中的一种。探测器芯片根据反馈光的波段可以选择硅基探测器芯片、砷化镓基探测器芯片和氮化钾基探测器芯片中的一种。实施例3：在上述实施例的基础上，光电探测器芯片4为砷化镓基探测器芯片，砷化镓基探测器芯片的结构从下至上依次为砷化镓衬底41、U型砷化镓层42、N型砷化镓层43、U型砷化镓层44和P型砷化镓层45。一种具有发射和接收光信号功能芯片的制作方法，包括以下步骤：S1：在衬底1上生长LED外延层2形成LED芯片；衬底1为蓝宝石衬底，LED外延层2从下至上依次为N型氮化镓层21、量子阱层22和P型氮化镓层23。形成LED芯片后利用光刻和干法刻蚀技术将芯片中部的区域刻蚀至N型氮化镓层21，刻蚀深度为0.5～1.5微米。S2：利用光刻技术和刻蚀技术将LED芯片的部分区域刻蚀至衬底；用光刻技术和刻蚀技术将LED芯片的部分区域刻蚀至蓝宝石衬底的刻蚀深度为5～10微米。S3：在衬底上生长Au层形成金焊垫；金焊垫的生长厚度为15000～25000埃。S4：在金焊垫上焊接光电探测器芯片；在金焊垫3上焊接的光电探测器4芯片为砷化镓基探测器。砷化镓基探测器的结构从下至上依次为砷化镓衬底41、U型砷化镓层42、N型砷化镓层43、U型砷化镓层44和P型砷化镓层45。S5：生长电极。生长电极的具体方法是使用蒸镀或者溅射技术在P型氮化镓23和N型氮化镓21上生长Au层分别形成金电极。为保障接收光信号的准确性探测器芯片需要焊接在衬底的几何中心位置，偏差不能超过20微米。芯片设计中LED外延层为对称的设计，能够保障芯片的整体出光接近芯片中心，有利于芯片光信号的发射和接收。使用上述制作方法制作出的具有发射和接收光信号功能的芯片，包括衬底1、探测器芯片4和对称设置在衬底1中心两侧的LED外延层2，衬底1的中心处设置有金焊垫3，探测器芯片4焊接在金焊垫3上，LED外延层2和探测器芯片4的上方均设置有电极。LED外延层与衬底形成LED芯片，用于发光，在衬底的中心处设置有探测器芯片，用于接收LED发出的光，将LED芯片和探测器结合到同一个芯片中，芯片体积更小，便于狭小的空间的使用，而且反馈回的光可以按照发光光路原路返回，不用进行二次光路设计，节省了很大的光路设计费用。为保障接收光信号的准确性探测器芯片需要焊接在衬底的几何中心位置，偏差不能超过20微米。芯片设计中LED外延层为对称的设计，能够保障芯片的整体出光接近芯片中心，有利于芯片光信号的发射和接收。衬底1为蓝宝石衬底，LED外延层2从下至上依次为N型氮化镓层21、量子阱层22和P型氮化镓层23，LED外延层2的总厚度为5～10微米。探测器芯片4为硅基探测器芯片、砷化镓基探测器芯片和氮化钾基探测器芯片中的一种。探测器芯片根据反馈光的波段可以选择硅基探测器芯片、砷化镓基探测器芯片和氮化钾基探测器芯片中的一种。探测器芯片4为砷化镓基探测器芯片，砷化镓基探测器芯片的结构从下至上依次为砷化镓衬底4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有发射和接收光信号功能的芯片，其特征在于：包括衬底（1）、探测器芯片（4）和对称设置在衬底（1）中心两侧的LED外延层（2），所述衬底（1）的中心处设置有金焊垫（3），所述光电探测器芯片（4）焊接在金焊垫（3）上，所述LED外延层（2）和光电探测器芯片（4）的上方均设置有电极。

【技术特征摘要】
1.一种具有发射和接收光信号功能的芯片，其特征在于：包括衬底（1）、探测器芯片（4）和对称设置在衬底（1）中心两侧的LED外延层（2），所述衬底（1）的中心处设置有金焊垫（3），所述光电探测器芯片（4）焊接在金焊垫（3）上，所述LED外延层（2）和光电探测器芯片（4）的上方均设置有电极。2.根据权利要求1所述的具有发射和接收光信号功能的芯片，其特征在于：所述衬底（1）为蓝宝石衬底，所述LED外延层（2）从下至上依次为N型氮化镓层（21）、量子阱层（22）和P型氮化镓层（23），所述LED外延层（2）的总厚度为5～10微米。3.根据权利要求1所述的具有发射和接收光信号功能的芯片，其特征在于：所述光电探测器芯片（4）为砷化镓基探测器芯片，所述砷化镓基探测器芯片的结构从下至上依次为砷化镓衬底（41）、U型砷化镓层（42）、N型砷化镓层（43）、U型砷化镓层（44）和P型砷化镓层（45）。4.一种具有发射和接收光信号功能的芯片的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：在衬底（1）上生长LED外延层（2）形成LED芯片；S2：利用光刻技术和刻蚀技术将LED芯片的部分区域刻蚀至蓝宝石衬底；S3：在衬底（1）上生长Au层形成金焊垫（3）；S4：在金焊垫（3）上焊接光电探测器芯片（4）；S5：生长电极。5.根据权利要求4所述的具有发射和接收光信号功能的芯片的制作方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勘，张翼，刘大为，杨路华，李培咸，廉大桢，
申请(专利权)人：西安中为光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61