一种具有发射和接收光信号功能的芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了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，衬底的中心处设置有第一焊垫，探测器芯片焊接在第一焊垫上，LED外延层和探测器芯片的上方均设置有电极。本实用新型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。

【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
本技术涉及半导体
，具体涉及一种具有发射和接收光信号功能的芯片。
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，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，衬底的中心处设置有第一焊垫，探测器芯片焊接在第一焊垫上，所述LED外延层和探测器芯片的上方均设置有电极。本技术的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，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。作为优选，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，LED外延层的总厚度为5～10微米。作为优选，探测器芯片为硅基探测器芯片、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。作为优选，探测器芯片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、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。作为优选，LED外延层上的电极包括发光N电极和发光P电极，发光N电极设置在N型氮化镓层上，并且衬底中心两侧的发光N电极以衬底的中心呈中心对称，所述发光P电极设置在P型氮化镓层上，并且衬底中心两侧的发光P电极以衬底的中心呈中心对称。本技术的芯片中的电极均为对称设置，可以在接线时避免线路的交叉而造成短路。作为优选，探测器芯片上设置有P电极，P电极设置在探测器芯片的P型砷化镓层上。作为优选，衬底上还设置有第二焊垫。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术的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为本技术的结构俯视图。图2为本技术结构A-A方向的侧视图。具体实施方式为了使本技术的目的、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技术，并不用于限定本技术。实施例1：如图1、2所示，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的中心处设置有第一焊垫3，探测器芯片4焊接在第一焊垫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：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。实施例3：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4：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。实施例5：LED外延层2上的电极包括发光N电极24和发光P电极25，发光N电极24设置在N型氮化镓层21上，并且衬底1中心两侧的发光N电极24以衬底1的中心呈中心对称，发光P电极25设置在P型氮化镓层23上，并且衬底1中心两侧的发光P电极25以衬底1的中心呈中心对称。本实施例的芯片中的电极均为对称设置，可以在接线时避免线路的交叉而造成短路。实施例6：探测器芯片4上设置有P电极46，P电极46设置在探测器芯片4的P型砷化镓层45上。实施例7：衬底1上还设置有第二焊垫5。用于焊接电极。制作上述芯片的方法是：S1：在衬底上生长LED外延层形成LED芯片；衬底为蓝宝石衬底，LED外延层从下至上依次为N型氮化镓、量子阱和P型氮化镓。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。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层形成金焊垫即第一焊垫；金焊垫的生长厚度为10000～25000埃。S4：在金焊垫上焊接光电探测器芯片；在金焊垫上焊接的光电探测器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、U型砷化镓、N型砷化镓、U型砷化镓和P型砷化镓。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型氮化镓和N型氮化镓上生长Au层分别形成金电极。尽管这里参照本技术的多个解释性实施例对本技术进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。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）的中心处设置有第一焊垫（3），所述探测器芯片（4）焊接在第一焊垫（3）上，所述LED外延层（2）和探测器芯片（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）的中心处设置有第一焊垫（3），所述探测器芯片（4）焊接在第一焊垫（3）上，所述LED外延层（2）和探测器芯片（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。4.根据权利要求3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...

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