[发明专利]双栅结构间接飞行时间器件、主动光电探测组件和光电系统

权利要求书

1.一种双栅结构间接飞行时间器件，包括一个或多个用于吸收光信号并将所述光信号转换为电信号的功能单元，每个所述功能单元包括衬底、设置于所述衬底上表面的由化合物半导体材料构成的光吸收层、设置于所述光吸收层上表面的两个用于输出光电流信号的探测电极、设置于所述光吸收层上表面的栅极氧化层、设置于所述栅极氧化层上表面的两个用于输入调制电压信号的栅电极，所述双栅结构间接飞行时间器件还包括设置于所述衬底下表面或所述光吸收层上的衬底电极，其特征在于：所述光吸收层的一部分采用P型掺杂化合物半导体而构成P型掺杂区，所述光吸收层的上表面处的局部形成两个N型注入区和一个重掺杂P型区，所述探测电极覆盖部分所述N型注入区，所述栅极氧化层覆盖所述重掺杂P型区、另外部分所述N型注入区和所述P型掺杂区。

2.根据权利要求1所述的双栅结构间接飞行时间器件，其特征在于：两个所述栅电极之间的空隙对应所述重掺杂P型区设置。

3.根据权利要求1所述的双栅结构间接飞行时间器件，其特征在于：所述栅电极的侧部开设有缺口，所述探测电极对应所述缺口设置，或者，所述栅电极中部开设有窗口，所述探测电极对应所述窗口设置。

4.根据权利要求1所述的双栅结构间接飞行时间器件，其特征在于：所述光吸收层的上表面的局部由刻蚀出的台面形成，所述衬底电极设置在所述台面上。

5.根据权利要求1所述的双栅结构间接飞行时间器件，其特征在于：所述双栅结构间接飞行时间器件的制备工艺包括以下步骤：

步骤一：制作所述衬底，在所述衬底上生长所述光吸收层；

步骤二：在所述光吸收层上制作出两个裸露的窗口区；

步骤三：利用离子注入或扩散方法在所述窗口区形成所述N型注入区；

步骤四：在所述光吸收层上制作出一个开窗区域，并通过离子注入或扩散方法在所述开窗区域形成所述重掺杂P型区；

步骤五：在所述N型注入区位置制备所述探测电极；

步骤六：在所述光吸收层表面沉积氧化金属层；

步骤七：将所述探测电极表面覆盖的所述氧化金属层去除，露出所述探测电极，并形成所述栅极氧化层；

步骤八：在所述栅极氧化层上沉积形成金属层；

步骤九：在所述金属层上腐蚀出条形结构而使所述金属层分为两部分，形成两个所述栅电极；

步骤十：沉积形成所述衬底电极。

6.一种主动光电探测组件，其特征在于：所述主动光电探测组件包括如权利要求1至5中任一项所述的双栅结构间接飞行时间器件、用于向所述双栅结构间接飞行时间器件的栅电极施加所述调制电压信号的信号输出电路、用于读出所述双栅结构间接飞行时间器件输出的所述光电流信号的读出电路以及光源；所述信号输出电路与所述双栅结构间接飞行时间器件的栅电极相连接，所述读出电路与所述双栅结构间接飞行时间器件的探测电极相连接。

7.根据权利要求6所述的主动光电探测组件，其特征在于：所述双栅结构间接飞行时间器件通过金属互连方式与所述信号输出电路、所述读出电路相连接。

8.根据权利要求6或7所述的主动光电探测组件，其特征在于：所述光源包括LED或VCSEL。

9.一种光电系统，其特征在于：所述光电系统包括：

光收发机构，所述光收发机构用于发射经过调制的信号光照射被测物体，还用于接收所述被测物体反射回的光信号，并将所述光信号转换为电信号，所述光收发机构包括如权利要求6至8中任一项所述的主动光电探测组件；

驱动电路，所述驱动电路用于驱动所述光收发机构；

处理单元，所述处理单元用于基于所述光收发机构发射的所述信号光和接收的所述光信号之间的相位差确定所述光电系统与所述被测物体之间的距离；

所述驱动单元与所述光收发机构相连接，所述处理单元与所述光收发机构相连接。

10.根据权利要求9所述的光电系统，其特征在于：所述光电系统还包括：

计算单元，所述计算单元用于基于所述处理单元输出的包含所述光电系统与所述被测物体之间的距离的输出信号形成深度图像输出；

光学部件，所述光学部件包括与所述光收发机构相连接的光束整形装置、光学收发镜头。