光电子集成感知装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光电子集成感知装置及其制备方法。所述光电子集成感知装置包括：基板；光电子集成芯片，位于基板上，包括光发射器件和光接收器件；感知结构，包括底层硅、埋氧化层、顶层硅、位于顶层硅的顶面上的金属反射镜、以及沿第一方向贯穿底层硅和埋氧化层的开口，光发射器件在顶层硅的底面上的投影和光接收器件在顶层硅的底面上的投影均位于开口在顶层硅的底面上的投影内；光发射器件发射的光信号能够穿过顶层硅照射至金属反射镜，并经金属反射镜反射后穿过顶层硅并传输至光接收器件。本发明专利技术实现了对外部环境信息的感知，将可见光技术应用至环境感知领域，扩展了可见光技术的应用领域。应用领域。应用领域。

【技术实现步骤摘要】
光电子集成感知装置及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可见光通信
，尤其涉及一种光电子集成感知装置及其制备方法。

技术介绍

[0002]可见光通信技术是通过控制LED(发光二极管)的亮灭来实现信息的传输。当前可见光通信装置的传输速率可达到Gb/s级别。传统的无线电信号传输设备存在很多局限性，例如价格昂贵、但效率不高，比如手机，在全球通过建立数百万个基站来增强手机传输信号，但是大部分能量却消耗在设备冷却上，能量有效利用效率只有5％。相比之下，可见光通信技术本质上是通过光信号来实现信息的传输，所需的传输设备只有LED，且不占用现有的频带资源，因而也就不会与现有的频段设备之间产生相互干扰，从而使得可见光通信方式具有良好的通信质量和保密性，且更加的绿色环保。可见光通信作为射频通信的备用方案越来越受到高校、研究机构的重视。但是，现有的可见光通信装置由于采用PD(光电二极管)作为光接收器件，导致采用可见光技术通信的装置体积较大、成本较高。另外，现有的可见光技术仅用于多媒体信息的传输，应用领域较窄。
[0003]因此，如何扩展可见光通信技术的应用领域，同时缩小可见光通信装置的体积，降低可见光通信装置的成本，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种光电子集成感知装置及其制备方法，用于扩展可见光通信技术的应用领域，缩小基于可见光技术的装置的体积，并降低基于可见光技术的装置的成本。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种光电子集成感知装置，包括：/>[0006]基板；
[0007]光电子集成芯片，位于所述基板上，包括光发射器件和光接收器件，所述光发射器件包括第一量子阱发光二极管，所述光接收器件包括第二量子阱发光二极管；
[0008]感知结构，包括底层硅、位于所述底层硅上的埋氧化层、位于所述埋氧化层上的顶层硅、位于所述顶层硅的顶面上的金属反射镜、以及沿第一方向贯穿所述底层硅和所述埋氧化层的开口，所述光电子集成芯片与所述感知结构连接，且所述光发射器件在所述顶层硅的底面上的投影和所述光接收器件在所述顶层硅的底面上的投影均位于所述开口在所述顶层硅的底面上的投影内，所述第一方向垂直于所述顶层硅的顶面；
[0009]所述光发射器件发射的光信号能够穿过所述顶层硅照射至所述金属反射镜，并经所述金属反射镜反射后穿过所述顶层硅并传输至所述光接收器件。
[0010]可选的，在沿平行于所述顶层硅的顶面的方向上，所述开口未贯穿所述底层硅和所述埋氧化层；
[0011]所述开口沿所述第一方向延伸的轴线与所述底层硅的中心重合、且与所述埋氧化层的中心重合。
[0012]可选的，所述开口在所述顶层硅的底面上的正投影为圆形、椭圆形、或者任意多边形。
[0013]可选的，还包括：
[0014]第一引线，位于所述基板内，与所述光电子集成芯片电连接，用于将外界控制信号传输至所述光电子集成芯片；
[0015]第二引线，位于所述基板内，与所述光电子集成芯片电连接，用于将所述光电子集成芯片内的信号输出至外界。
[0016]可选的，还包括：
[0017]处理电路，与所述光接收器件电连接，用于接收所述光接收器件传输的光电流信号，并根据所述光电流信号提取外部环境信息。
[0018]可选的，所述开口的数量为多个，且多个所述开口在沿平行于所述顶层硅的顶面的方向间隔排布；
[0019]所述感知结构的数量为多个，且多个所述感知结构与多个所述开口一一对应。
[0020]可选的，所述光电子集成芯片还包括衬底晶圆，所述光发射器件和所述光接收器件均位于所述衬底晶圆的表面；
[0021]所述第一量子阱发光二极管的结构与所述第二量子阱发光二极管的结构相同。
[0022]为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种光电子集成感知装置的制备方法，包括如下步骤：
[0023]形成光电子集成芯片，所述光电子集成芯片包括光发射器件和光接收器件，所述光发射器件包括第一量子阱发光二极管，所述光接收器件包括第二量子阱发光二极管；
[0024]形成感知结构，所述感知结构包括底层硅、位于所述底层硅上的埋氧化层、位于所述埋氧化层上的顶层硅、位于所述顶层硅的顶面上的金属反射镜、以及沿第一方向贯穿所述底层硅和所述埋氧化层的开口，所述第一方向垂直于所述顶层硅的顶面；
[0025]连接所述感知结构与所述光电子集成芯片，所述光发射器件在所述顶层硅的底面上的投影和所述光接收器件在所述顶层硅的底面上的投影均位于所述开口在所述顶层硅的底面上的投影内，所述光发射器件发射的光信号能够穿过所述顶层硅照射至所述金属反射镜，并经所述金属反射镜反射后穿过所述顶层硅并传输至所述光接收器件；
[0026]连接所述光电子集成芯片与基板。
[0027]可选的，形成光电子集成芯片的具体步骤包括：
[0028]提供衬底晶圆；
[0029]于所述衬底晶圆上形成所述光发射器件和所述光接收器件，且所述光发射器件中的所述第一量子阱发光二极管的结构与所述光接收器件中的所述第二量子阱发光二极管的结构相同，形成包括所述衬底晶圆、所述光发射器件和所述光接收器件的所述光电子集成芯片。
[0030]可选的，形成感知结构的具体步骤包括：
[0031]形成基底，所述基底包括底层硅、位于所述底层硅上的埋氧化层、以及位于所述埋氧化层上的顶层硅；
[0032]沉积金属材料于所述顶层硅的顶面，形成所述金属反射镜；
[0033]去除部分所述底层硅和部分所述埋氧化层，形成沿第一方向贯穿所述底层硅和所
述埋氧化层的开口。
[0034]本专利技术提供的光电子集成感知装置及其制备方法，通过连接感知结构和光电子集成芯片，且使得所述光电子集成芯片中的光发射器件和光接收器件均与感知结构中的开口对准，从而使得光发射器件发射的光信号经所述感知结构中的金属反射镜反射后能够被所述光接收器件接收，通过分析光发射器件发射的光信号与所述光接收器件接收到的光信号从而获得外界环境对所述金属反射镜的影响，即获得外界环境变化的信息，进而实现对外部环境信息的感知，将可见光技术应用至环境感知领域，扩展了可见光技术的应用领域。同时，光电子芯片中的光发射器件和光接收器件均采用量子阱二极管结构，有助于缩小所述光电子集成感知装置的整体体积，降低所述光电子集成感知装置的制备成本。
附图说明
[0035]附图1是本专利技术具体实施方式中光电子集成感知装置的结构示意图；
[0036]附图2是本专利技术具体实施方式中光电子集成芯片的俯视示意图；
[0037]附图3是本专利技术具体实施方式中感知结构的截面示意图；
[0038]附图4是本专利技术具体实施方式中光电子集成感知装置的制备方法流程图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本专利技术提供的光电子集成感知装置及其制备方法的具体实施方式做详细说明。
[0040]本具体实施方式提供了一种光电子集成感知本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电子集成感知装置，其特征在于，包括：基板；光电子集成芯片，位于所述基板上，包括光发射器件和光接收器件，所述光发射器件包括第一量子阱发光二极管，所述光接收器件包括第二量子阱发光二极管；感知结构，包括底层硅、位于所述底层硅上的埋氧化层、位于所述埋氧化层上的顶层硅、位于所述顶层硅的顶面上的金属反射镜、以及沿第一方向贯穿所述底层硅和所述埋氧化层的开口，所述光电子集成芯片与所述感知结构连接，且所述光发射器件在所述顶层硅的底面上的投影和所述光接收器件在所述顶层硅的底面上的投影均位于所述开口在所述顶层硅的底面上的投影内，所述第一方向垂直于所述顶层硅的顶面；所述光发射器件发射的光信号能够穿过所述顶层硅照射至所述金属反射镜，并经所述金属反射镜反射后穿过所述顶层硅并传输至所述光接收器件。2.根据权利要求1所述的光电子集成感知装置，其特征在于，在沿平行于所述顶层硅的顶面的方向上，所述开口未贯穿所述底层硅和所述埋氧化层；所述开口沿所述第一方向延伸的轴线与所述底层硅的中心重合、且与所述埋氧化层的中心重合。3.根据权利要求1所述的光电子集成感知装置，其特征在于，所述开口在所述顶层硅的底面上的正投影为圆形、椭圆形、或者任意多边形。4.根据权利要求1所述的光电子集成感知装置，其特征在于，还包括：第一引线，位于所述基板内，与所述光电子集成芯片电连接，用于将外界控制信号传输至所述光电子集成芯片；第二引线，位于所述基板内，与所述光电子集成芯片电连接，用于将所述光电子集成芯片内的信号输出至外界。5.根据权利要求1所述的光电子集成感知装置，其特征在于，还包括：处理电路，与所述光接收器件电连接，用于接收所述光接收器件传输的光电流信号，并根据所述光电流信号提取外部环境信息。6.根据权利要求1所述的光电子集成感知装置，其特征在于，所述开口的数量为多个，且多个所述开口在沿平行于所述顶层硅的顶面的方向间隔排布；所述感知结构的数量为多个，且多个所述感知结构与多个所述开口一一对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永进，程飞，高学强，富建威，刘鹏展，王盛，
申请(专利权)人：烟台军诺智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：