一种位置探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种位置探测器及其制备方法，所述位置探测器包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层中的顶部区域的光敏层和环绕所述光敏层的边框掺杂层，所述边框掺杂层和所述光敏层的导电类型相同，所述边框掺杂层的掺杂浓度大于所述光敏层的掺杂浓度；位于所述边框掺杂层外侧的半导体衬底层上的加热件，所述加热件适于对所述边框掺杂层进行加热。本发明专利技术的位置探测器在探测面积较大的情况下兼顾实现可调整的高分辨率。可调整的高分辨率。可调整的高分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种位置探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光学方法测量
，具体涉及一种位置探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]二维枕形位置敏感探测器(PSD)基于半导体材料的横向光电效应，对激光光斑位置进行探测。二维枕形位置敏感探测器具有位置分辨率高、响应速度快、信号处理简单等优点，在精密测量、高能物理等
及目标追踪中具广泛的应用。
[0003]然而，不同的应用场景对位置敏感探测器指标需求不同。在高精度位置探测系统中，要求位置敏感探测器的位置误差越小越好，这就需要位置敏感探测器的非线性度指标越小越好，对分辨率没有过高的要求。但是在一些应用场景中需要识别出光斑的微小移动，即需要更高分辨率的位置敏感探测器才能满足要求。通常提高分辨率的做法是减小位置敏感探测器光敏层的尺寸，但这种提高分辨率的方法其效果有限，且同时会造成可探测光斑的有效区域减少，使得大尺寸的位置敏感探测器应用十分受限。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有位置敏感探测器无法在不减小可探测光斑的有效区域的前提下有效的提高分辨率且分辨率不可变的缺陷，进而提供一种位置探测器及其制备方法。
[0005]本专利技术提供一种位置探测器，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层中的顶部区域的光敏层和环绕所述光敏层的边框掺杂层，所述边框掺杂层和所述光敏层的导电类型相同，所述边框掺杂层的掺杂浓度大于所述光敏层的掺杂浓度；位于所述边框掺杂层外侧的所述半导体衬底层上的加热件，所述加热件适于对所述边框掺杂层进行加热。
[0006]可选的，所述加热件包括：加热电极、热敏电阻、电热膜或电热丝。
[0007]可选的，所述加热件的加热温度为0摄氏度～80摄氏度。
[0008]可选的，所述光敏层的边缘向所述光敏层的内部凹陷，所述光敏层的顶面具有相对设置的第一边缘和第三边缘以及相对设置的第二边缘和第四边缘；所述第一边缘分别与所述第二边缘和所述第四边缘连接；所述第三边缘分别与所述第二边缘和所述第四边缘连接；所述第一边缘与所述第三边缘中心对称且轴对称；所述第二边缘与所述第四边缘中心对称且轴对称。
[0009]可选的，所述光敏层的顶面面积为4mm2～25mm2。
[0010]可选的，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘的形状均为圆弧状，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘对应的圆心在所述光敏层的外部。
[0011]可选的，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘对应的半径相同且对应的弧度相同。
[0012]可选的，所述边框掺杂层朝向所述光敏层凹陷，所述边框掺杂层具有相对设置的
第一边框和第三边框以及相对设置的第二边框和第四边框；所述第一边框分别与所述第二边框和所述第四边框连接；所述第三边框分别与所述第二边框和所述第四边框连接；所述第一边框与所述第三边框中心对称且轴对称；所述第二边框与所述第四边框中心对称且轴对称。
[0013]可选的，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框的形状均为圆弧状，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框对应的圆心在所述边框掺杂层的外部。
[0014]可选的，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框对应的半径相同且对应的弧度相同。
[0015]可选的，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框的宽度相同。
[0016]可选的，当所述加热件关闭时，所述光敏层的顶面的面电阻R1、所述边框掺杂层的顶面的第一状态面电阻R2、所述第一边框对应的半径a和所述第一边框的宽度b满足公式
[0017]可选的，当所述加热件对所述边框掺杂层进行加热时，所述光敏层的顶面的面电阻R1、所述边框掺杂层的顶面的第二状态面电阻R3、所述第一边框对应的半径a和所述第一边框的宽度b满足公式所述第二状态面电阻R3小于所述第一状态面电阻R2。
[0018]可选的，还包括：隔离层，所述隔离层位于所述边框掺杂层外侧的所述半导体衬底层中，所述隔离层和所述光敏层的导电类型相反，所述隔离层的掺杂浓度大于所述光敏层的掺杂浓度。
[0019]可选的，还包括：正面电极，所述正面电极包括第一正面电极、第二正面电极、第三正面电极和第四正面电极；所述第一正面电极位于所述第一边框和所述第二边框的连接处的上方，所述第二正面电极位于所述第二边框和所述第三边框的连接处的上方，所述第三正面电极位于所述第三边框和所述第四边框的连接处的上方，所述第四正面电极位于所述第四边框和所述第一边框的连接处的上方。
[0020]可选的，所述半导体衬底层的导电类型与所述光敏层的导电类型相反，所述半导体衬底层的掺杂浓度小于所述光敏层的掺杂浓度；所述位置探测器还包括：欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述半导体衬底层的背面一侧，所述欧姆接触层的导电类型与所述半导体衬底层的导电类型相同，所述欧姆接触层的掺杂浓度大于所述半导体衬底层的掺杂浓度；背面电极，所述背面电极位于所述欧姆接触层背向所述半导体衬底层的一侧表面。
[0021]可选的，所述半导体衬底层包括硅衬底。
[0022]可选的，所述半导体衬底层的厚度为200μm～400μm。
[0023]本专利技术还提供一种位置探测器的制备方法，包括：提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层中的顶部区域形成光敏层和环绕所述光敏层的边框掺杂层，所述边框掺杂层和所述光敏层的导电类型相同，所述边框掺杂层的掺杂浓度大于所述光敏层的掺杂浓度；在所述边框掺杂层外侧的所述半导体衬底层上设置加热件，所述加热件适于对所述边框掺杂层
进行加热。
[0024]可选的，形成所述光敏层的步骤包括：在所述半导体衬底层中的顶部区域中形成相对设置的第一边缘和第三边缘以及相对设置的第二边缘和第四边缘；所述第一边缘分别与所述第二边缘和所述第四边缘连接；所述第三边缘分别与所述第二边缘和所述第四边缘连接；所述第一边缘与所述第三边缘中心对称且轴对称；所述第二边缘与所述第四边缘中心对称且轴对称。
[0025]可选的，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘的形状均为圆弧状，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘对应的圆心在所述光敏层的外部。
[0026]可选的，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘对应的半径相同且对应的弧度相同。
[0027]可选的，形成所述边框掺杂层的步骤包括：在所述半导体衬底层中的顶部区域形成相对设置的第一边框和第三边框以及相对设置的第二边框和第四边框，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框环绕所述光敏层；所述第一边框分别与所述第二边框和所述第四边框连接；所述第三边框分别与所述第二边框和所述第四边框连接；所述第一边框与所述第三边框中心对称且轴对称；所述第二边框与所述第四边框中心对称且轴对称。
[0028]可选的，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种位置探测器，其特征在于，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层中的顶部区域的光敏层和环绕所述光敏层的边框掺杂层，所述边框掺杂层和所述光敏层的导电类型相同，所述边框掺杂层的掺杂浓度大于所述光敏层的掺杂浓度；位于所述边框掺杂层外侧的所述半导体衬底层上的加热件，所述加热件适于对所述边框掺杂层进行加热。2.如权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述加热件包括：加热电极、热敏电阻、电热膜或电热丝；优选的，所述加热件的加热温度为0摄氏度～80摄氏度。3.如权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述光敏层的边缘向所述光敏层的内部凹陷，所述光敏层的顶面具有相对设置的第一边缘和第三边缘以及相对设置的第二边缘和第四边缘；所述第一边缘分别与所述第二边缘和所述第四边缘连接；所述第三边缘分别与所述第二边缘和所述第四边缘连接；所述第一边缘与所述第三边缘中心对称且轴对称；所述第二边缘与所述第四边缘中心对称且轴对称；优选的，所述光敏层的顶面面积为4mm2～25mm2。4.如权利要求3所述的位置探测器，其特征在于，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘的形状均为圆弧状，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘对应的圆心在所述光敏层的外部；优选的，所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘对应的半径相同且对应的弧度相同。5.如权利要求3或4所述的位置探测器，其特征在于，所述边框掺杂层朝向所述光敏层凹陷，所述边框掺杂层具有相对设置的第一边框和第三边框以及相对设置的第二边框和第四边框；所述第一边框分别与所述第二边框和所述第四边框连接；所述第三边框分别与所述第二边框和所述第四边框连接；所述第一边框与所述第三边框中心对称且轴对称；所述第二边框与所述第四边框中心对称且轴对称。6.如权利要求5所述的位置探测器，其特征在于，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框的形状均为圆弧状，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框对应的圆心在所述边框掺杂层的外部；优选的，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框对应的半径相同且对应的弧度相同；优选的，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框的宽度相同。7.如权利要求6所述的位置探测器，其特征在于，当所述加热件关闭时，所述光敏层的顶面的面电阻R1、所述边框掺杂层的顶面的第一状态面电阻R2、所述第一边框对应的半径a和所述第一边框的宽度b满足公式8.如权利要求7所述的位置探测器，其特征在于，当所述加热件对所述边框掺杂层进行加热时，所述光敏层的顶面的面电阻R1、所述边框掺杂层的顶面的第二状态面电阻R3、所述
第一边框对应的半径a和所述第一边框的宽度b满足公式所述第二状态面电阻R3小于所述第一状态面电阻R2。9.如权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，还包括：隔离层，所述隔离层位于所述边框掺杂层外侧的所述半导体衬底层中，所述隔离层和所述光敏层的导电类型相反，所述隔离层的掺杂浓度大于所述光敏层的掺杂浓度。10.如权利要求5所述的位置探测器，其特征在于，还包括：正面电极，所述正面电极包括第一正面电极、第二正面电极、第三正面电极和第四正面电极；所述第一正面电极位于所述第一边框和所述第二边框的连接处的上方，所述第二正面电极位于所述第二边框和所述第三边框的连接处的上方，所述第三正面电极位于所述第三边框和所述第四边框的连接处的上方，所述第四正面电极位于所述第四边框和所述第一边框的连接处的上方。11.如权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述半导体衬底层的导电类型与所述光敏层的导电类型相反，所述半导体衬底层的掺杂浓度小于所述光敏层的掺杂浓度；所述位置探测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙思维，盛宇，刘丰满，曹立强，肖克来提，
申请(专利权)人：上海先方半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：