[实用新型]一种与硅双极工艺兼容的光电探测传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光电探测传感器，特别是能够与硅双极工艺兼容的光电探测传感器。

背景技术

光电探测传感器的基本功能是把入射到探测器上的光功率转换为相应的光电流。其性能的好坏直接关系到接收处理电路的精度。因此，只有选择和设计合适的光电探测器，才不会削弱接收处理电路的性能。

设计时，主要考虑的是光电探测器的噪声，量子效率，响应度等几项技术指标。

在很多应用领域，例如光耦合器输出部分，往往需要将光电探测器和信号处理集成在同一块单芯片上，也即是实现光电探测器与信号处理电路的工艺兼容，而这又是一项技术十分复杂、难度相当大。

具体的，硅材料本身却不是很适合用来制作光电器件：首先硅不是一种直接带隙材料，因而不可能制成高效的激光器、LED(发光二极管)等发光器件，这是由其本身的晶体结构决定的；另外硅不具备线性电光效应等特性，不能用外加电场的方式改变材料的折射率，因此也不适合用来制作光开关、光调制器等信号处理器件。正是由于硅材料的这些先天缺陷，人们在制作光电集成器件时，把更多的目光投向了III-V族化合物、铌酸锂以及有机聚合物等光电性能更为优越的材料。硅作为光电集成器件制作材料来说，虽然有一些先天不足，但是在设计中如果能视具体性能要求并结合实际工艺条件合理选用材料、工艺并设计出高性价比的结构便可以满足不同应用需求。

例如在光耦合器设计领域，往往需要将硅光电探测器与信号处理电路进行兼容，而目前国内外实现硅光探测器与信号处理电路兼容普遍采用的技术手段是：(1)将硅光探测器与MOS工艺兼容。在CMOS工艺中同时制作出pin-PD，基本不改变标准CMOS工艺，是研制高速光接收机最简单有效的方法。(2)SOIMOS工艺。用SOI材料替代Si体材料制做CMOS电路，它的优点主要有：减小器件隔离区面积；减少工艺步骤；抑制衬底电流；避免闩锁效应；具有低的寄生电容，从而可以降低功耗，实现更高速的电路。(3)SiGe/SiHBT工艺。SiGe技术在将Si基器件的速度提高到新水平的同时，由于它与Si工艺兼容，而保持有价格低、可靠性好和易于多功能集成等优点；且与CMOS工艺比较，它有更低的噪声和更好的功率效率。

以上列举的现有技术均是将硅光探测器与MOS集成电路工艺进行兼容，但是现有技术中还缺少将硅光探测器和另一种集成电路工艺，也是工艺最为成熟的硅双极电路工艺进行兼容的技术方案。而在光耦合器设计领域，大量成熟的信号处理电路均是由硅双极工艺制造而成的，因此我们需要结合实际工艺条件合理选用材料、工艺并设计出高性价比的结构，来实现硅光电探测器与硅双极集成电路工艺的兼容。总之在这个特殊的应用领域，现有技术还是一个空白。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种能够与硅双极集成电路工艺兼容，并且量子效率高，暗电流小的光电探测传感器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术手段：

一种与硅双极工艺兼容的光电探测传感器，其特征在于，包括第一光电探测器和第二光电探测器；

所述第一光电探测器包括第一器件区，所述第一光电探测器的第一器件区由NPN晶体管的集电区形成，第一光电探测器的第一器件区的水平方向截面为正方形；

M个第一光电探测器的第二器件区制作在第一光电探测器的第一器件区内，M为小于10的自然数，所述第一光电探测器的第二器件区由NPN晶体管的基区形成，所述NPN晶体管由硅双极工艺制作而成；

所述第一光电探测器的第一器件区上设有电极孔，第一光电探测器的第二器件区上设有电极孔；

所有设置在第一光电探测器第二器件区上的电极孔通过铝膜连接线相互连接，连接电节点记为第一光电探测器的第二端子；

设置在第一光电探测器的第一器件区上的电极孔通过铝膜连接线引出，记为第一光电探测器的第一端子；

所述第二光电探测器包括第一器件区，所述第二光电探测器的第一器件区由NPN晶体管的集电区形成，第二光电探测器的第一器件区的水平方向截面为正方形；

M个第二光电探测器的第二器件区制作在第二光电探测器的第一器件区内，M为小于10的自然数，所述第二光电探测器的第二器件区由NPN晶体管的基区形成，所述NPN晶体管由硅双极工艺制作而成；

所述第二光电探测器的第一器件区上设有电极孔，第二光电探测器的第二器件区上设有电极孔；

所有设置在第二光电探测器第二器件区上的电极孔通过铝膜连接线相互连接，连接电节点记为第二光电探测器的第二端子；