[发明专利]一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片及制作方法

权利要求书

1.一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片，包括具有信号处理电路的支撑衬底、位于支撑衬底上的微型收发单元阵列以及互联电极，该信号处理电路设有光发射模块像素和光接收模块像素，其特征在于：微型收发单元阵列包括多个固定间距的微型收发单元，其每个微型收发单元包括由下至上的第一堆叠层、第二堆叠层、光接收台面和钝化层；该第一堆叠层设有金属键合层、第一外延层和介质填充层，且通过金属键合层与支撑衬底键合，该金属键合层位于第一外延层的p型面；该介质填充层沉积于第一堆叠层上表面；该第二堆叠层设有滤光层和第二外延层，该滤光层与介质填充层键合；光接收台面位于光接收模块像素正上方区域的滤光层上表面，该第二堆叠层在光接收台面处设有开口；所述互联电极包括第一p型电极、第二p型电极和共用电极，该第一p型电极与光接收模块像素和第一外延层的p型面电性连接，该第二p型电极贯穿微型收发单元与光发射模块像素和第二外延层的p型面电性连接，该共用电极位于微型收发单元外周且设有分别与第一外延层的n型面、第二外延层的n型面电性连接的第一n型接触电极和第二n型接触电极；该钝化层沉积于第二堆叠层上表面和开口侧壁以及互联电极的上表面与侧壁；所述第一堆叠层还包括第一透明导电层，该第一透明导电层位于所述第一外延层的n型面；金属键合层中的与光接收模块像素电性连接的部分构成所述第一p型电极；所述第一n型接触电极与该第一透明导电层电性连接；所述介质填充层沉积于该第一透明导电层和第一n型接触电极上表面。

2.如权利要求1所述的一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片，其特征在于，所述第二堆叠层还包括第二透明导电层和第三透明导电层，该第二透明导电层沉积于所述第二外延层的p型面和所述滤光层上表面，该第三透明导电层沉积于所述第二外延层的n型面；所述第二p型电极第二透明导电层电性连接；所述第二n型接触电极与该第三透明导电层电性连接。

3.如权利要求1所述的一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片，其特征在于，所述滤光层为多层介质薄膜和/或介质微纳结构。

4.如权利要求1所述的一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片，其特征在于，所述共用电极侧壁和底部与所述微型收发单元外周之间沉积有钝化层；所述第二p型电极侧壁与所述第一堆叠层之间沉积有钝化层。

5.如权利要求1所述的一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片，其特征在于，所述钝化层的材质为SiO₂、SiN_x、Al₂O₃或HfO₂中的任意一种。

6.如权利要求1所述的一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片，其特征在于，所述互联电极材质为铝、银、铑、锌、金、锗、镍、铬、铂、锡、铜、钨、钯、铟、钛中的任意一种或多种复合。

7.一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制作具有第一外延层和金属键合层的第一堆叠层，将具有信号处理电路阵列的支撑衬底与第一外延层通过金属键合层键合；

2)通过半导体制造工艺，图形化第一堆叠层，以形成微型收发单元阵列，每个微型收发单元包括有光探测模块像素与光发射模块像素；在第一堆叠层上制作第一p型电极并与光探测模块像素和第一外延层的p型面电性连接；在微型收发单元外周制作与第一外延层的n型面电性连接的第一n型接触电极；

3)在第一堆叠层上表面和第一n型接触电极上表面沉积介质填充层；制作具有滤光层和第二外延层的第二堆叠层，并将滤光层与介质填充层键合；在第二堆叠层中位于光接收模块像素正上方的区域开口，开口处的滤光层上表面作为光接收台面；制作第二p型电极与光发射模块像素和第二外延层的p型面电性连接，在第二堆叠层外周制作与第二外延层的n型面电性连接的第二n型接触电极；

4)将第一n型接触电极和第二n型接触电极电性连接并构成共用电极；该共用电极与第一p型电极、第二p型电极作为互联电极，在第二堆叠层上表面和侧壁和互联电极的上表面与侧壁沉积钝化层。

8.如权利要求7所述的一种可见光通信的微型阵列光收发集成芯片的制作方法，其特征在于，在步骤2)中，制作第一堆叠层时，还包括在所述第一外延层的n型面制作第一透明导电层；步骤3)中，制作第二堆叠层时，还包括在第二外延层的p型面和n型面分别制作第二透明导电层和第三透明导电层的步骤。