[发明专利]一种VCSEL和APD集成芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及探测技术领域，公开了一种VCSEL和APD集成芯片及其制备方法，集成芯片包括信号发射单元、信号接收单元、控制单元和数据处理单元，信号发射单元包括叠层的第一信号接收结构层和第一信号发射结构层，信号接收单元包括叠层的第二信号接收结构层和第二信号发射结构层，第一信号发射结构层上的电极电连接至信号发射单元一侧，形成接触点，第二信号接收结构层上的电极电连接至信号接收单元的一侧，形成接触点，各接触点分别连接控制单元和数据处理单元。第一信号接收结构层和第二信号接收结构层为APD结构层，第一信号发射结构层和第二信号发射结构层为VCSEL结构层。本发明实现了VCSEL和APD高度集成的光电感测系统。

技术领域

本发明涉及探测技术领域，具体涉及一种VCSEL和APD集成芯片及其制备方法。

背景技术

由于垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有阈值电流低、寿命长、调制速率快、发散角小等优点，其通常会与雪崩光电二极管(APD)组合应用于激光雷达和三维感测等领域。

但目前的激光雷达和三维感测技术领域中，激光器和探测器均各自分装成独立的模块，无法实现单片集成。另外，激光器与其控制电路之间、探测器与其读出电路之间以及控制电路与读出电路之间均无法实现高度集成。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，激光器和探测器集成度低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种VCSEL和APD集成芯片，包括：

信号发射单元，设置于衬底上，包括叠层设置的第一信号接收结构层和第一信号发射结构层，所述第一信号发射结构层上设置有第一顶电极和第一底电极，所述第一顶电极和所述第一底电极分别电连接至所述信号发射单元一侧表面，形成第一顶接触点和第一底接触点；

信号接收单元，设置于所述衬底上，与所述信号发射单元在水平方向上彼此分隔，包括叠层设置的第二信号接收结构层以及第二信号发射结构层，所述第二信号接收结构层上设置有第二顶电极和第二底电极，所述第二顶电极和所述第二底电极分别电连接至所述信号接收单元一侧表面，形成与所述第一顶接触点、所述第一底接触点位于同一平面上的第二顶接触点、第二底接触点；

控制单元，与所述第一顶接触点和所述第一底接触点连接，用于控制所述第一信号发射结构层发出激光信号至目标物；

数据处理单元，与所述第二顶接触点和所述第二底接触点连接，用于对所述目标物反射回来的激光信号进行分析处理；

第一光路调节单元，与所述信号发射单元连接，用于将所述第一信号发射结构层发出的激光整形为平行光发射至所述目标物；

第二光路调节单元，与所述信号接收单元连接，用于将所述目标物反射回来的激光整形为平行光发射至第二信号接收结构层；

所述第一信号接收结构层和所述第二信号接收结构层均为雪崩光电二极管(APD)结构层，所述第一信号发射结构层和所述第二信号发射结构层均为垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构层。

可选地，所述信号发射单元的出光面和所述信号接收单元的入光面位于所述衬底的同一侧。

可选地，所述第一顶接触点和所述第一底接触点位于所述信号发射单元远离出光面的一侧表面，所述第二顶接触点和所述第二底接触点位于所述信号接收单元远离入光面的一侧表面。

可选地，所述控制单元通过铟柱与所述第一顶接触点、所述第一底接触点连接，所述数据处理单元通过铟柱与所述第二顶接触点、所述第二底接触点连接。

可选地，所述第一光路调节单元为凸面朝向所述信号发射单元的第一透镜组件；所述第二光路调节单元为凸面朝向所述目标物的第二透镜组件。