[实用新型]一种光点位置检测传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种光点位置检测传感器。

背景技术

光点位置检测传感器在光学位置和角度的测量与控制、远程光学控制系统、位移和振动监测、激光光束校准、自动范围探测系统以及人体运动及分析系统等领域有广泛的应用。

传统的光点位置检测传感器是制作在硅材料上的，由大面积PIN光电二极管构成，它与分立单元探测器阵列相比具有位置分辨率高、响应电流简单、快速等优点。

近年也有SOI衬底硅上制造PIN型光点位置检测传感器的报道。采用PIN结构实现光点位置检测虽然有检测灵敏度高等前述优点，但由于涉及到使用近本征的I层材料层，使制造成本大大增加。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种可提高灵敏度的光点位置检测传感器。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型包括依次设置的第一低阻半导体层、高阻半导体层、第二低阻半导体层和绝缘抗反射保护层；第一低阻半导体层与高阻半导体层的导电类型相同；高阻半导体层与第二低阻半导体层的导电类型相反形成半导体PN结，第二低阻半导体层的掺杂浓度高于高阻半导体层的掺杂浓度，这样半导体PN结反偏时，耗尽区主要向高阻半导体层扩展，从而使器件反向耐压容易控制；绝缘抗反射保护层的表面设有四根相同的电极，四根电极围成正方形有效光敏区域；第一低阻半导体层的表面设有金属层。

当无光点照射到正方形有效光敏区域时，该半导体PN结反偏，无电流流过。

当有光点照射到正方形有效光敏区域时，则照射点下对应的半导体PN结位置由于产生大量光生载流子，引起该点下半导体PN结处雪崩击穿，从而产生可观的反向电流，该电流在第二低阻半导体层中横向流动，并根据四个电极位置分配电流大小，然后通过测量这四个电极上的电流大小，利用现有的公式可计算出光点在正方形有效光敏区域的二维位置。

上述电极与金属层之间的正常工作偏置电压略小于(具体小1V以内，可以不提具体数值，这里的表述方式是本领域的公知常识)半导体PN结的雪崩击穿电压。

上述第一低阻半导体层、高阻半导体层和第二低阻半导体层采用的是普通硅片。

在上述第一低阻半导体层表面通过外延法形成高阻半导体层。

在上述高阻半导体层上通过扩散法或者离子注入法形成第二低阻半导体层。

在上述第二低阻半导体层表面通过氧化和低压化学气相淀积形成绝缘抗反射保护层。

上述绝缘抗反射保护层包括氧化硅和氮化硅。

本实用新型基于雪崩击穿原理工作，响应电流具有自激放大作用，使灵敏度得到大大提高；本实用新型的第一低阻半导体层、高阻半导体层和第二低阻半导体层可采用普通硅片进行制造，材料成本低，显著降低了传感器的制造成本。

附图说明

图1为本实用新型的光点位置检测传感器结构示意图。(图中s表示的是正方形有效光敏区域中的任意一点)

图中各标号：第一低阻半导体层1，高阻半导体层2，第二低阻半导体层3，绝缘抗反射保护层4，电极5，金属层6。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参见图1，本实用新型包括从下到上依次设置的第一低阻半导体层1(高掺杂)、高阻半导体层2、第二低阻半导体层3和绝缘抗反射保护层4，其中，绝缘抗反射保护层4为透明层。

其中，第一低阻半导体层1、高阻半导体层2、第二低阻半导体层3均为半导体材料，如普通硅片，采用普通硅片进行制造，可显著降低本实用新型的制造成本。

第一低阻半导体层1与高阻半导体层2的导电类型相同。

高阻半导体层2与第二低阻半导体层3的导电类型相反形成有一定面积的半导体PN结。

其中，第二低阻半导体层3的掺杂浓度高于高阻半导体层2的掺杂浓度，这样半导体PN结反偏时，耗尽区主要向高阻半导体层2扩展，从而使器件反向耐压容易控制。

绝缘抗反射保护层4的上表面设有四根相同的电极5，四根电极5围成正方形有效光敏区域。四根电极5中的两根相互对称，另外的两根电极5也相互对称。

第一低阻半导体层1的下表面设有金属层6。

四根电极5通过导线分别与金属层6相连接。

本实施例中，在第一低阻半导体层1上表面通过外延法形成高阻半导体层2。