光電位置感測器

光電位置感測器是一種對入射光敏面上的光點位置敏感的光電器件，其輸出信號與光點在光敏面上的位置有關。它是一種基於橫向光電效應的光電位置敏感探測器。除了具有光電二極體陣列和ccd的定位性能外，還具有靈敏度高、分辯率高、回響速度快和電路配置簡單等特點。因而逐漸被人們所重視。psd的發展趨勢是高解析度、高線性度、快回響速度及信號採集處理等多功能集成。

工作原理

設p型層的電阻是均勻的，兩電極間的距離為2l,流過兩電極的電流分別為i1和i2,則流過n型層上電極的電流i0為i1和i2之和。i0= i1+i2 　當光束入射到psd器件光敏層上距中心點的距離為xa時，在入射位置上產生與入射輻射成正比的信號電荷，此電荷形成的光電流通過電阻p型層分別由電極1與2輸出。

製作工藝

工藝流程為： 清洗氧化→lto→增密→光刻磷電極區→刻蝕→注入磷→去膠→推進氧化→光刻硼電極區→刻蝕→去膠→生長薄二氧化矽→第二次光刻硼電極區→注入硼→去膠→推進氧化→刻蝕→去膠→光敏區氧化→第二次光刻光敏區→注入bf2 →去膠→退火→生長sn →光刻引線孔→刻蝕sn →刻蝕二氧化矽→去膠→反刻鋁→濕法刻蝕鋁→去膠→合金。 　其中關鍵工藝點包括：低溫氧化工藝、二次光刻光敏區工藝、光敏區內外電阻率比控工藝。 　（1） 低溫工藝。低溫摻氯氧化即tca氧化工藝，其氧化層生長速率慢，厚度均勻，氯與矽不發生化學反應。生成的氧化層缺陷密度低，它克服了高溫工藝氯的腐蝕問題，可以製得高質量且厚度比較薄的氧化層。這對於半導體光電位置感測器的製作非常重要，在避免高溫工藝的同時在低溫工藝中有更大的選擇餘地。 　
（2） 二次光刻光敏區工藝。採用此技術，在第一次光刻後去掉膠層，進行氧化層的生長，約為500 a左右；然後進行第二次光刻，透過二氧化矽層進行光敏區bf2 的離子注入。這有兩個方面好處，一是可有效地保護光敏區的表面，保護二氧化矽和矽的界面；二是利用其禁止作用製得滿足器件要求的結深。 　（3） 光敏區內外電阻率比控工藝。影響高分辯率的因素有結深、邊界條件及有效光敏區內外電阻率之比等。對於同一種器件結構，光敏區在一個最佳結深條件下（0.32μm） 有最大的分辯率。此時光電流大，分辯率高。最佳注入條件為：磷注入， 能量為60kev , 劑量為4e15;硼注入， 能量60kev , 劑量為1e13;光敏注入，能量為40kev ,劑量為4e13。當有效光敏區內外電阻率之比為25時，在整個光敏區域75%的範圍內可得到均勻一致的位移分辨能力，這時的非線性起伏小於0.1%, pin結構可得到0.5mv/5μm 的分辨能力。

套用

套用於定位系統中，模擬psd對準物體的過程，確定psd與物體之間的相對位置； 　其套用系統框圖如圖所示：對準物體1的中心裝有一高亮度的發光二級管2，psd感測器4安裝於微動。工作平台上；二極體發出的光束經過光學系統3聚焦後，將光點成像於放置在透鏡焦平面上的psd 的接收光敏面上，這個光點信號經過前置放大電路5轉換為電信號。然後，通過a/d採樣6，送入到計算機7進行處理。從而確定psd對準物體平面上某一點的位置。當對準位置在測量範圍內移動時，光斑與psd兩電極間的距離發生變化，使兩電極輸出電流隨其光斑位置的變化而變化，因此通過測定感測器兩電極輸出電流的大小，便可知道psd與對準物體平面上的某一點位置相對應。