光电池芯片及光电码盘编码器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光电池芯片及光电码盘编码器。该光电池芯片包括：芯片主体、设置在芯片主体上的光栅层、设置在光栅层与芯片主体之间的底层隔离层、以及设置在光栅层背离芯片主体一侧的顶层隔离层；其中：芯片主体包括用于将光信号转换为电信号的光电转换结构以及用于引出电信号的输出端，光电转换结构包括感光区；光栅层对应于感光区的区域设有若干透光狭缝；底层隔离层和顶层隔离层均为透明，使光线能够依次通过顶层隔离层、透光狭缝和底层隔离层到达感光区。此光电池芯片，通过将光栅与传统光电池芯片集成，提升了光栅与光电池之间的对位精度。本实用新型专利技术公开的光电码盘编码器，采用上述光电池芯片，降低了装配对位难度及对位校准误差。及对位校准误差。及对位校准误差。

【技术实现步骤摘要】
光电池芯片及光电码盘编码器


[0001]本技术涉及微电子
，特别涉及一种光电池芯片及光电码盘编码器。

技术介绍

[0002]光电码盘编码器是一种通过光电转换将旋转轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。除了应用于机械领域外，许多伺服电机也需配置光电码盘编码器以用于电机机械角度、速度及位置的检出。
[0003]光电码盘编码器主要由光源、光栅、码盘和光电池构成。其中光栅是由若干等宽等间距的平行透光狭缝构成的光学器件，透光和不透光区域呈现周期相间的分布。光线透过狭缝得到需要的条纹。码盘是在光学玻璃等透明的基底上按二进制码制成明暗相间的码道。光电池是一种利用半导体pn结的光生伏特效应将光信号转换成电信号的半导体器件，光电码盘编码器中常用的光电池是硅光电池。
[0004]如图1所示，现有技术的光电码盘编码器100中，光源101、光栅102和光电池104被严格安装在轴承(未图示)的静止部以保持静止，码盘103被安装在轴承的转动部以随轴承的转动而转动。来自于光源101的光线首先经过光栅102衍射分散成细小的条纹，码盘103转到透光区域时分散成明暗条纹的光照射光电池104感光区，光电池104通过光伏效应产生光生电流，将光信号转成电信号后再经后端采样放大电路进行传递。根据上述工作原理，光线依次通过光栅102、码盘103后到达光电池104，因此需要将光栅102、码盘103、光电池104严格对准，三者之中任何一个装配位置的细微偏差都会造成光电池接收光线时的失真，导致最终输出结果的误差。

技术实现思路
/>[0005]鉴于上述问题，本技术的目的在于提供一种光电池芯片及光电码盘编码器，不仅能降低光电码盘编码器的装配难度，而且可以提高装配精度，从而提升光电码盘编码器的输出精度。
[0006]为达到上述目的，本技术的第一个方面提供一种光电池芯片，包括芯片主体、设置在芯片主体上的光栅层、设置在光栅层与芯片主体之间的底层隔离层、以及设置在光栅层背离芯片主体一侧的顶层隔离层；其中：芯片主体包括用于将光信号转换为电信号的光电转换结构以及用于引出电信号的输出端，光电转换结构包括感光区；光栅层对应于感光区的区域设有若干透光狭缝；底层隔离层和顶层隔离层均为透明，使光线能够依次通过顶层隔离层、透光狭缝和底层隔离层到达感光区。
[0007]可选地，光栅层包括光栅设置区，透光狭缝设置在光栅设置区；光栅设置区覆盖感光区。
[0008]可选地，光栅设置区为金属层。
[0009]可选地，光栅设置区为铝层或铜层。
[0010]可选地，光栅层的厚度为5至10微米。
[0011]可选地，光电池芯片还包括贯穿底层隔离层、光栅层以及透光隔离层的贯穿孔，贯穿孔内填充有与芯片主体的输出端电接触的导电材料。
[0012]可选地，芯片主体包括：衬底；位于衬底内的阱区；位于阱区内且掺杂类型相反的第一掺杂区和第二掺杂区；覆盖衬底表面的隔离层，隔离层上设有开孔；位于隔离层上并通过开孔而分别与第一掺杂区和第二掺杂区电接触的第一电极和第二电极。
[0013]可选地，底层隔离层为氮化硅层或氧化硅层；顶层隔离层为氮化硅层。
[0014]可选地，底层隔离层的厚度为10纳米至1微米；顶层隔离层的厚度为10纳米至1微米。
[0015]本技术的第二个方面提供一种光电码盘编码器，包括：轴承，包括旋转连接的静止部和转动部，静止部包括分别位于转动部两端空间的第一部分和第二部分；码盘，安装在轴承的转动部；光源，安装在轴承静止部的第一部分，光源的出光侧朝向码盘；光电池，安装在轴承静止部的第二部分，光电池包括上述光电池芯片，且光电池芯片的光栅层朝向光源。
[0016]本技术提供的光电池芯片，通过在芯片主体上依次设置底层隔离层、光栅层和顶层隔离层，从而将光栅集成整合至光电池芯片。这样便省去了现有技术中光栅与光电池的装配对位操作，消除了光栅与光电池的对位误差，从而能够提高光电码盘编码器的测量精度。
[0017]进一步地，通过在光栅层与芯片主体之间设置底层隔离层，能够避免芯片主体中的电极与光栅层之间因不必要的电接触而发生漏电；通过在光栅层顶部设置顶层隔离层，能够避免光栅层被剐蹭和受氧化侵蚀，对光栅层起到有效地保护作用，确保光栅的应用效果以及光电池芯片性能的稳定性和可靠性，进而确保应用了该光电池芯片的光电码盘编码器的稳定性和可靠性。
[0018]此外，上述集成了光栅的光电池芯片可以采用现有半导体加工工艺制作，加工难度低且无需额外增加设备，因此便于在实际生产中推广和应用。
[0019]本技术提供的光电码盘编码器，采用本技术提供的光电池芯片，由于光电池芯片自身已完成了芯片主体与光栅的装配对位，因此无需再进行光栅与光电池之间的装配对位操作，从而降低了光电码盘编码器的对位校准误差，更易于达到光电码盘编码器的装配对位精度要求，并且其输出结果具有更高的准确度和可靠性。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0021]图1示出了根据现有技术的光电码盘编码器的结构示意图；
[0022]图2示出了根据本技术实施例的光电池芯片的立体结构示意图；
[0023]图3示出了根据本技术实施例的光电池芯片的纵剖面结构示意图；
[0024]图4示出了根据本技术实施例的光电池芯片的俯视图；
[0025]图5示出了根据本技术实施例的光电码盘编码器的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0027]实施例一
[0028]图2、图3和图4分别示出了根据本技术实施例的光电池芯片的立体结构示意图、纵剖面结构示意图及俯视图。
[0029]参照图2至图4，本技术实施例的光电池芯片300包括芯片主体以及位于芯片主体表面的底层隔离层340、光栅层350以及顶层隔离层360。
[0030]其中，芯片主体的结构可以与现有光电池芯片的结构一致，具体可以包括：衬底310；位于衬底310内的阱区320；位于阱区320内的第一掺杂区321和第二掺杂区322，且两个掺杂区的掺杂类型相反；覆盖衬底310表面的隔离层330；位于隔离层330上并通过设置在隔离层330中的开孔而分别与第一掺杂区321和第二掺杂区322电接触的第一电极301和第二电极302。
[0031]在光电池芯片300的芯片主体结构中，衬底310、衬底310内的阱区320以及阱区320内的第一掺杂区321和第二掺杂区322共同构成了光电转换结构，用于接收光信号并将光信号转换为电信号；第一电极301和第二电极302为芯片主体的输出端，即通过第一电极301和第二电极302将电信号引出给外部电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电池芯片，其特征在于，包括：芯片主体、设置在所述芯片主体上的光栅层、设置在所述光栅层与所述芯片主体之间的底层隔离层、以及设置在所述光栅层背离芯片主体一侧的顶层隔离层；其中：所述芯片主体包括用于将光信号转换为电信号的光电转换结构以及用于引出所述电信号的输出端，所述光电转换结构包括感光区；所述光栅层对应于所述感光区的区域设有若干透光狭缝；所述底层隔离层和所述顶层隔离层均为透明，使光线能够依次通过所述顶层隔离层、透光狭缝和底层隔离层到达所述感光区。2.根据权利要求1所述的光电池芯片，其特征在于，所述光栅层包括光栅设置区，所述透光狭缝设置在所述光栅设置区；所述光栅设置区覆盖所述感光区。3.根据权利要求2所述的光电池芯片，其特征在于，所述光栅设置区为金属层。4.根据权利要求3所述的光电池芯片，其特征在于，所述光栅设置区为铝层或铜层。5.根据权利要求1-4任一项所述的光电池芯片，其特征在于，所述光栅层的厚度为5至10微米。6.根据权利要求1-4任一项所述的光电池芯片，其特征在于，所述光电池芯片还包括贯穿所述底层隔离层、光栅层以及透光隔离层的贯穿孔，所述贯穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭旭，张薇，邢康伟，朱恒宇，
申请(专利权)人：北京锐达芯集成电路设计有限责任公司，
类型：新型
国别省市：