基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器及制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器及制备方法，所述基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器的结构左右对称，包括一个紫外LED和一个肖特基二极管探测器。本发明专利技术利用MEMS技术可以在同一块芯片上集成光电式压觉传感器的所有部件，使得最终得到的器件体积小、重量轻，并且可以通过批量化生产降低生产成本，有利于本发明专利技术的应用与推广；本发明专利技术采用光电式传感原理，具有灵敏度高、响应速度快及抗电磁干扰能力强的优点；本发明专利技术的尺寸可以根据制备的工艺能力进行缩放，通过大规模高密度的集成，从而实现高分辨率的压觉传感功能。压觉传感功能。压觉传感功能。

【技术实现步骤摘要】
基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种微电子机械系统MEMS
，特别是涉及一种基于肖特基二极管和紫外LED的压觉传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]压觉传感器是用于机器人中模仿人体压力感知功能的传感器，并且可以对外界压力进行具体的量化感知，是实现智能机器人的必不可少的功能单元。压觉传感器的微型化具有重要意义，不仅有利于实现各种类型的小型化智能机器人，同时亦能通过大规模阵列的形式实现高分辨率的压力感知。随着半导体技术的发展，成熟的MEMS技术为压觉传感器的微型化奠定了基础，而且借助成熟的MEMS工艺线可以实现压觉传感器的批量化制备，极大地降低生产成本，微型压觉传感器现已成为传感器发展的一个重要方向。同时，光电式传感器具有灵敏度高、响应速度快和抗电磁干扰能力强等优点。目前，利用MEMS工艺实现光源和探测器的单片集成来实现微型光电式压觉传感器，成为一个待解决的问题。
[0003]鉴于以上，有必要提供一种基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器及制备方法，以满足光源和探测器可以在同一个芯片上集成所有部件，同时极大地简化实际应用中微型压觉传感器的制备工艺。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器及制备方法，通过将肖特基二极管引入普通的紫外LED外延片，单片集成反射式微型压觉传感器，极大地简化实际应用中微型压觉传感器的制备工艺，同时在传统压觉传感器的基础上增加光电式传感器的性能。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器，所述基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器的结构左右对称，包括一个紫外LED和一个肖特基二极管探测器；所述紫外LED位于所述微型压觉传感器的中央，包括：发光区域，为AlGaN/GaN多量子阱层；紫外LED正电极，位于所述发光区域的下方；电子阻挡层及P型掺杂AlGaN层，依次位于所述发光区域与所述紫外LED正电极之间；第一N型掺杂AlGaN层及第一AlGaN过渡层，依次位于所述发光区域的上方；紫外LED负电极，位于所述紫外LED正电极的四周，并与所述第一N型掺杂AlGaN层直接接触；所述肖特基二极管探测器位于所述紫外LED的四周，包括：第二AlGaN过渡层，位于所述第一AlGaN过渡层四周；探测器正电极，位于所述第二AlGaN过渡层下方；第二N型掺杂AlGaN层，位于所述第二AlGaN过渡层下方，且在所述探测器正电极四周并与所述探测器正电极之间具有间隔；探测器负电极，位于所述第二N型掺杂AlGaN层下方；所述微型压觉传感器还包括：平坦化介质层，覆盖所述紫外LED及所述肖特基二极管探测器；若干键合电极，位于所述平坦化介质层下方；通孔金属，贯穿所述平坦化介质层，以将所述紫外LED正电极、所述紫外LED负电极、所述探测器正电极及所述探测器负电极分别与若干所述键合电极连接；两个阻挡平台，上窄下宽，分
别位于所述紫外LED及所述肖特基二极管探测器的上方，两个所述阻挡平台分别围成上宽下窄的两个空腔，两个所述空腔分别裸露所述紫外LED及所述肖特基二极管探测器的表面；透光层，填充满两个所述空腔，并高于所述阻挡平台24的顶部；接触反射层及接触保护层，依次位于所述透光层上方。
[0006]可选地，所述微型压觉传感器采取倒装的形式键合于转移基板上，所述转移基板的表面或内部布置有信号控制与处理电路，所述信号控制与处理电路用于所述紫外LED的驱动电流控制及所述肖特基二极管探测器的输出电流处理。
[0007]可选地，所述阻挡平台表面还覆盖有紫外光反射层，用于反射照射到所述阻挡平台表面的光线，防止光线被所述阻挡平台吸收。
[0008]可选地，所述AlGaN/GaN多量子阱层、所述电子阻挡层及所述P型掺杂AlGaN层在水平方向上的轮廓形状相同，均为圆形。
[0009]可选地，所述紫外LED正电极在水平方向上的轮廓形状为圆形，与所述AlGaN/GaN多量子阱层在水平方向上的圆形轮廓为同心圆，所述紫外LED正电极的圆形轮廓直径小于或等于所述AlGaN/GaN多量子阱层的圆形轮廓直径。
[0010]可选地，所述紫外LED负电极在水平方向的轮廓形状为环绕所述AlGaN/GaN多量子阱层圆形轮廓的同心圆环；所述探测器正电极及所述探测器负电极在水平方向上的轮廓形状均为环绕所述紫外LED正电极圆形轮廓的同心圆环。
[0011]可选地，若干所述键合电极在水平方向上的高度差小于0.2μm。
[0012]可选地，所述紫外LED正电极材料为镍金合金，所述紫外LED负电极材料为钛铝镍金合金；所述探测器正电极材料均为镍金合金，所述探测器负电极材料为钛铝镍金合金。
[0013]可选地，所述透光层材料为聚二甲基硅氧烷PDMS，所述接触反射层为SiO2及TiO2交替排列的周期性光子晶体，所述接触保护层材料为树脂。
[0014]本专利技术提供一种基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器的制备方法，用于制备上述所述的微型压觉传感器，所述制备方法包括如下步骤：
[0015]S1：提供紫外LED基片，所述紫外LED基片自下而上依次包括蓝宝石衬底、AlN缓冲层、AlGaN过渡材料层、N型掺杂AlGaN材料层、AlGaN/GaN多量子阱材料层、电子阻挡材料层及P型掺杂AlGaN材料层；
[0016]S2：于所述紫外LED基片正面涂覆第一光刻胶，并光刻图形化，而后刻蚀至所述N型掺杂AlGaN材料层停止，形成所述发光区域的平台，再去除所述第一光刻胶；
[0017]S3：于所述紫外LED基片正面涂覆第二光刻胶，并光刻图形化，而后刻蚀至所述AlGaN过渡材料层停止，分别形成所述第一N型掺杂AlGaN层及所述第二N型掺杂AlGaN层，再去除所述第二光刻胶；
[0018]S4：于所述紫外LED基片正面涂覆第三光刻胶，并光刻图形化，而后刻蚀至所述AlN缓冲层停止，分别形成所述第一AlGaN过渡层及所述第二AlGaN过渡层，两者之间形成所述紫外LED与所述肖特基二极管探测器之间的隔离槽，再去除所述第三光刻胶；
[0019]S5：于所述紫外LED基片正面涂覆第四光刻胶，并光刻图形化，于上述结构表面上形成第一金属电极材料，并去除所述第四光刻胶及所述第四光刻胶上的第一金属电极材料，分别形成所述紫外LED正电极及所述探测器正电极；
[0020]S6：于所述紫外LED基片正面涂覆第五光刻胶，并光刻图形化，于上述结构表面形
成第二金属电极材料，并去除所述第五光刻胶及所述第五光刻胶上的第二金属电极材料，分别形成所述紫外LED负电极及所述探测器负电极；
[0021]S7：于所述紫外LED基片正面形成所述平坦化介质层，并开孔形成所述通孔金属；
[0022]S8：于所述平坦化介质层表面形成若干所述键合电极；
[0023]S9：依次去除所述蓝宝石衬底及所述Al本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器，其特征在于：所述基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器的结构左右对称，包括一个紫外LED和一个肖特基二极管探测器；所述紫外LED位于所述微型压觉传感器的中央，包括：发光区域，为AlGaN/GaN多量子阱层；紫外LED正电极，位于所述发光区域的下方；电子阻挡层及P型掺杂AlGaN层，依次位于所述发光区域与所述紫外LED正电极之间；第一N型掺杂AlGaN层及第一AlGaN过渡层，依次位于所述发光区域的上方；紫外LED负电极，位于所述紫外LED正电极的四周，并与所述第一N型掺杂AlGaN层直接接触；所述肖特基二极管探测器位于所述紫外LED的四周，包括：第二AlGaN过渡层，位于所述第一AlGaN过渡层四周；探测器正电极，位于所述第二AlGaN过渡层下方；第二N型掺杂AlGaN层，位于所述第二AlGaN过渡层下方，且在所述探测器正电极四周并与所述探测器正电极之间具有间隔；探测器负电极，位于所述第二N型掺杂AlGaN层下方；所述微型压觉传感器还包括：平坦化介质层，覆盖所述紫外LED及所述肖特基二极管探测器；若干键合电极，位于所述平坦化介质层下方；通孔金属，贯穿所述平坦化介质层，以将所述紫外LED正电极、所述紫外LED负电极、所述探测器正电极及所述探测器负电极分别与若干所述键合电极连接；两个阻挡平台，上窄下宽，分别位于所述紫外LED及所述肖特基二极管探测器的上方，两个所述阻挡平台分别围成上宽下窄的两个空腔，两个所述空腔分别裸露所述紫外LED及所述肖特基二极管探测器的表面；透光层，填充满两个所述空腔，并高于所述阻挡平台的顶部；接触反射层及接触保护层，依次位于所述透光层上方。2.根据权利要求1所述的基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器，其特征在于：所述微型压觉传感器采取倒装的形式键合于转移基板上，所述转移基板的表面或内部布置有信号控制与处理电路，所述信号控制与处理电路用于所述紫外LED的驱动电流控制及所述肖特基二极管探测器的输出电流处理。3.根据权利要求1所述的基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器，其特征在于：所述阻挡平台表面还覆盖有紫外光反射层，用于反射照射到所述阻挡平台表面的光线，防止光线被所述阻挡平台吸收。4.根据权利要求1所述的基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器，其特征在于：所述AlGaN/GaN多量子阱层、所述电子阻挡层及所述P型掺杂AlGaN层在水平方向上的轮廓形状相同，均为圆形。5.根据权利要求1所述的基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器，其特征在于：所述紫外LED正电极在水平方向上的轮廓形状为圆形，与所述AlGaN/GaN多量子阱层在水平方向上的圆形轮廓为同心圆，所述紫外LED正电极的圆形轮廓直径小于或等于所述
AlGaN/GaN多量子阱层的圆形轮廓直径。6.根据权利要求1所述的基于肖特基二极管和紫外LED的微型压觉传感器，其特征在于：所述紫外LED负电极在水平方向的轮廓形状为环绕所述AlGaN/GaN多量子阱层圆形轮廓的同心圆环；所述探测器正电极及所述探测器负电极在水平方向上的轮廓形状均为环绕所述紫外LED正电极圆形轮廓的同心圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂芝，马丙乾，何云，
申请(专利权)人：上海南麟集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：