[发明专利]带密闭设计及光电信号无失真的光电探测装置及实现方法

说明书

本发明提供了一种带密闭设计及光电信号无失真的光电探测装置及实现方法，其中，该光电探测装置包括真空密封壳体、光电探测器阵列、光电转换和同步采集电路、高速传输电路板，其中，真空密封壳体上包括安装接口，用于安装光电探测器阵列，以形成密闭空间；光电探测器阵列的探测面朝向真空密封壳体的外侧，用于接收多通道测量光信号；光电转换和同步采集电路与高速传输电路板置于真空密封壳体中，其中，光电探测器阵列通过光电探测器阵列的信号管脚与光电转换和同步采集电路连接；光电转换和同步采集电路用于将光电探测器阵列获得的多通道测量光信号同步转换为多通道数字信号；高速传输电路板用于将转换完成的多通道数字信号进行串行化编码处理。

技术领域

本发明涉及半导体装备技术领域，具体涉及一种带密闭设计及光电信号无失真的光电探测装置及实现方法。

背景技术

在基于光学原理的光电探测传感器中，需借助于光电探测装置同时采集多个通道的测量光强信号，然后对获取的光信号进行计算得到所需的测量信息。在半导体行业，电子束成像、光学检测以及光刻领域中，越来越多的场合需将测量传感器及光电探测装置置于真空环境中。

光电探测装置置于真空环境中使用时，光电探测装置中的光电转换阵列、PCB板卡和线缆等，在真空环境下会释放大量的气体及颗粒污染真空环境。为了有效控制和降低光电探测装置对真空环境的污染，需对其做特殊处理。

目前已有的处理方法是将光电探测装置密封到密闭壳体内，在壳体上使用通光窗片接收传感器的测量光信号，然后对此信号进行光电转换后传输到真空环境外的电学模块和在线计算模块进行在线计算和校准。

但是使用通光窗片不仅会降低测量光信号的强度，还会引起测量光信号失真和串扰，对测量准确度带来严重影响。

发明内容

有鉴于此，为了能够解决真空环境下光电探测装置信号失真和串扰问题，同时能够避免信号传输中的干扰和误码，提高测量光信号的准确度，本发明提供了一种带密闭设计及光电信号无失真的光电探测装置及实现方法，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种带密闭设计及光电信号无失真的光电探测装置，包括真空密封壳体、光电探测器阵列、光电转换和同步采集电路、高速传输电路板，其中，真空密封壳体上包括安装接口，用于安装光电探测器阵列，以形成密闭空间；光电探测器阵列的探测面朝向真空密封壳体的外侧，用于接收多通道测量光信号；光电转换和同步采集电路与高速传输电路板置于真空密封壳体中，其中，光电探测器阵列通过光电探测器阵列的信号管脚与光电转换和同步采集电路连接；光电转换和同步采集电路用于将光电探测器阵列获得的多通道测量光信号同步转换为多通道数字信号；高速传输电路板用于将转换完成的多通道数字信号进行串行化编码处理。

根据本发明的实施例，其中，真空密封壳体包括：上盖、水冷板、底壳、导热板、进气口、气流挡板、供电及信号插头、出气口、第一密封圈和第二密封圈，其中，上盖与底壳连接并采用第一密封圈进行密封，底壳与光电探测器阵列之间通过第二密封圈进行密封，与第一密封圈共同将真空密封壳体封闭为密闭的腔体。

根据本发明的实施例，其中，真空密封壳体用于为光电探测器阵列、光电转换和同步采集电路、高速传输电路板提供稳定的压力和温度环境。

根据本发明的实施例，其中，光电探测器阵列包括：光敏阵列、绝缘载片、基板，其中，光敏阵列基于N型或P型掺杂的基底硅片制成，光敏阵列上分布有一定数量的光敏单元，光敏单元对测量光信号进行光电探测和转换；绝缘载片用于将光敏阵列的共阴极与基板隔开；基板上设置有馈通管脚和机械安装孔。

根据本发明的实施例，其中，光敏单元的键合盘及保护极均经过键合线与基板上对应的馈通管脚相连。

根据本发明的实施例，上述光电探测装置还包括：在线计算模块，用于将获得的多通道数字信号经过一系列的在线计算和校准，获得光电探测装置的测量信号。