光电传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器领域，具体涉及一种光电传感器。
【背景技术】
[0002]光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号(例如:红外、可见及紫外光辐射)转变成为电信号的器件。指纹识别作为一种生物识别方式最近引起了更广泛的关注，尤其是在移动支付上的应用更为其带来了广阔的前景。将光电传感器应用于指纹识别成为目前的研究热点之一。
[0003]现有技术的光学指纹识别传感器中，通常采用CMOS或(XD图像传感器阵列收集光信号，以实现指纹检测。
[0004]参考图1，示出了现有技术一种采用CMOS图像传感器阵列的指纹识别传感器。这种指纹识别传感器大致包括CMOS图像传感器阵列01、光纤阵列02、光源03几个部分。光纤阵列02是多条口径非常细的光纤束组成的阵列，光源03在光纤阵列02的一侧。指纹识别时，手指05接触光纤阵列02的顶端，光源03的光线穿过光纤阵列02在手指05底部发生反射，反射回的光线经过光纤阵列02传输到CMOS图像传感器阵列01中，CMOS图像传感器阵列01具有多个像素单元，手指05的指纹中，凸纹与光纤阵列02的顶端紧密接触，因此反射的光线具有较高的光强，凹纹与光纤阵列02的顶端具有一定空隙，反射的光线在空气中会产生一定损耗，具有较弱的光强，从而使得CMOS图像传感器阵列01的多个像素单元接受的光强不同，CMOS图像传感器阵列01能够将光信号转化为电信号，从而反映出指纹表面的信息。
[0005]光纤阵列02的作用使光线分区，将手指05底部不同位置的反射光线传输到得CMOS图像传感器阵列中不同的像素单元中，但是由于CMOS图像传感器阵列01的像素单元结构较为复杂，对反射光线的灵敏度不高，为提高凸纹、凹纹的反射光线的对比度，光纤阵列02中的光线束与光纤阵列02的顶端平面成一定角度，以使得大部分凹纹的反射光线不能进入光纤阵列02，所以通常光纤阵列02都制作成如图1所示的弯曲状，而CMOS图像传感器阵列01则为垂直于所述光纤阵列02的顶端平面。因此，可以看出，由于光纤阵列02这种弯曲的形状，使得采用CMOS图像传感器阵列的指纹识别传感器体积较大，无法设置在手机等的便携设备中。另外，光源03位于光纤阵列02的一侧，使得手指05底部不同位置接收到的光线的光强不同，距离光源03较远的位置，接收到的光线的光强较弱，使得CMOS图像传感器阵列01的分辨率较差。
[0006]此外，还有其他方式的光电传感器，但是或者很难实现轻薄化，尤其是在高分辨率的要求下，传统设备体积庞大无法便携，因此很难集成到手机这样的设备中；或者虽然解决轻薄的问题，但是无法实现大面积阵列，或无法结合其他功能，而且工艺复杂，成本高。
[0007]现有的光电传感器大多只能实现如指纹识别等单一功能，人们应用其他功能时，需要开发新产品，增大了研发成本。
【发明内容】
[0008]本发明解决的问题提供一种光电传感器，在降低生产成本的同时提高分辨率。
[0009]为解决上述问题，本发明提供一种光电传感器，包括:
[0010]感光结构，所述感光结构包括衬底和位于所述衬底上的多个像素单元，所述像素单元包括薄膜晶体管和光电二极管；
[0011]位于所述感光结构上方的光纤导板，所述光纤导板由多个垂直于衬底方向排列的光纤束组成，所述光纤束的孔径小于或等于像素单元的宽度；
[0012]位于所述感光结构下方的背光源，所述背光源发出的光透过所述感光结构和光纤导板。
[0013]可选的，所述衬底包括第一区域和第二区域，所述薄膜晶体管位于第一区域，所述光电二极管位于第二区域。
[0014]可选的，所述薄膜晶体管包括:
[0015]位于衬底第一区域上的栅极，
[0016]覆盖于栅极上的第一绝缘层，
[0017]位于第一绝缘层上的沟道层，
[0018]位于沟道层上的第一电极、第二电极，所述第一电极、第二电极中间具有露出沟道层的空隙，
[0019]覆盖于第一电极、第二电极以及沟道层上的第二绝缘层。
[0020]可选的，所述光电二极管包括:依次位于衬底的第二区域上方的N型掺杂半导体层、本征半导体层、P型掺杂半导体层，其中N型掺杂半导体层作为光电二极管的阴极，本征半导体层作为光电二极管的光吸收层，P型掺杂半导体层作为光电二极管的阳极。
[0021]可选的，所述光电二极管包括:位于衬底的第二区域上的N型掺杂半导体层；
[0022]位于所述N型掺杂半导体层上与所述N型掺杂半导体层相接触的P型掺杂半导体层。
[0023]可选的，所述薄膜晶体管的第一绝缘层、第二电极、第二绝缘层延伸到衬底的第二区域，位于衬底第二区域的所述第二绝缘层具有露出所述第二电极的开口，所述光电二极管的N型掺杂半导体层覆盖于所述开口中的第二电极表面。
[0024]可选的，所述延伸到衬底的第二区域的第一绝缘层与衬底之间还设有第一遮光层，用于阻挡衬底背光源发出的光从衬底下方进入光电二极管；
[0025]所述第一遮光层位于N型掺杂半导体层下方并且所述第一遮光层的尺寸大于所述N型掺杂半导体层的尺寸；在两个像素单元的第一遮光层之间设有通光孔，用于使背光源发出的光能从所述通光孔进入感光结构并射入光纤导板。
[0026]可选的，所述光电二极管的P型掺杂半导体层上方还设置有接触电极，所述接触电极的材料为透光导电材料。
[0027]可选的，所述第一遮光层的材料为金属，所述第一遮光层与光电二极管的N型掺杂半导体层、接触电极形成存储电容。
[0028]可选的，所述薄膜晶体管的第二绝缘层上方还设有第三绝缘层，所述第三绝缘层用于包覆光电二极管且露出所述接触电极的表面。
[0029]可选的，所述衬底、第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的材料为透光材料。
[0030]可选的，所述第三绝缘层上覆盖有第二遮光层，所述第二遮光层露出所述接触电极表面，所述第二遮光层还露出所述通光孔，以使得背光源发出的光从通光孔进入感光结构并射入光纤导板。
[0031]可选的，所述接触电极表面设有连接电极，用于将每个像素单元的接触电极电连接，所述连接电极的材料为透光导电材料，用于使从光纤导板入射的光能够进入光电二极管。
[0032]可选的，所述多个像素单元呈阵列排布，所述光电传感器还包括:
[0033]驱动芯片，所述驱动芯片位于感光结构上且与外接电源相连；
[0034]读出芯片，所述读出芯片位于感光结构上且与外接电源相连；
[0035]多条栅极引线，每条所述栅极引线的一端与一行所述薄膜晶体管栅极相连，另一端与驱动芯片相连，为薄膜晶体管栅极提供扫描电压所述扫描电压用于开启或关闭薄膜晶体管；
[0036]多条第一引线，每条所述第一引线的一端与一列所述第一电极相连，另一端与读出芯片相连，为所述第一电极提供基础电压；
[0037]多条第二引线，每条所述第二引线的一端与一列所述接触电极相连，另一端与外接电源相连，为所述接触电极提供信号电压，所述信号电压和基础电压用于在光电二极管中形成负向偏压；
[0038]多条第三引线，每条所述第三引线的一端与一行所述第一遮光层相连，另一端与第二引线相连，为第一遮光层提供外接电压用于使第一遮光层和光电二极管的N型掺杂半导体层、接触电极形成存储电容。
[0039]可选的，所述多个像素单元呈阵列排布，所述光电传感器还包括:
[0040]非晶硅栅驱动器，位于感光结构中且与外接电源相连；
[0041]读出芯片，位于感光结构上且与外接电源相连；
[0042]多条栅极引线，每条所述栅极引线的一端与一行所述薄膜晶体管栅极相连，另一端与非晶硅栅驱动器相连，为薄膜晶体管栅极提供扫描电压所述扫描电压用于开启或关闭薄膜晶体管；
[0043]多条第一引线，每条所述第一引线的一端与一列所述第一电极相连，另一端与读出芯片相连，为所述第一电极提供基础电压；
[0044]多条第二引线，每条所述第二引线的一端与一列所述接触电极相连，另一端与外接电源相连，为所述接触电极提供信号电压所述信号电压和基础电压用于在光电二极管中形成负向偏压；
[0045]多条第三引线，每条所述第三引线的一端与一行所述第一遮光层相连，另一端与第二引线相连，为第一遮光层提供外接电压用于使第一遮光层和光电二极管的N型掺杂半导体层、接触电极形成存储电容。
[0046]可选的，所述扫描电压在-10到15伏特的范围内，所述基础电压在0到3伏特的范围内，所述信号电压在0到-10伏特的范围内，所述外接电压在0到-10伏特的范围内。
[0047]可选的，所述光纤导板的厚度在0.2毫米到10毫米的范围内。
[0048]可选的，所述背光源为平板结构，所述背光源的厚度在0.2毫米到10毫米的范围内。
[0049]可选的，所述背光源包括导光板以及位于导光板一侧的LED灯芯,所述导光板将LED灯芯从导光板侧向发出的光转化为朝向感光结构传播的光。
[0050]可选的，所述背光源包括多个LED灯芯，所述LED灯芯包括红光LED灯芯、蓝光LED灯芯、绿光LED灯芯、白光LED灯芯、红外LED灯芯、紫外LED灯芯。
[0051]可选的，多条栅极引线为栅极提供扫描电压；所述LED灯芯以脉冲方式发出光，所述脉冲的频率与扫描电压的帧频同步。
[0052]可选的，所述LED灯芯以连续方式发出光线。
[0053]可选的，所述感光结构与光纤导板通过胶粘合或机械压合的方式贴合。
[0054]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0055]本发明光电传感器中，穿过光纤导板的光在与光纤导板相接处的物体表面(如指纹)发生反射，反射回的光进入光电二极管中，通过光电二极管将光信号转化为电信号，并通过薄膜晶体管输出，从而能够反映物体表面的信息。由于光纤导板由多个垂直于衬底方向排列的光纤束组成，所述光纤束的口径小于像素单元的宽度，本像素单元上方反射回的光被光纤导板约束在本像素单元的范围内，不容易进入相邻像素单元的区域，所以每个像素单元基本上只将像素单元上方的、与像素单元面积相当的物体表面的光信号转化为电信号，减小了相邻像素单元之间的干扰，有效提高了光电传感器的分辨率。采用光电二极管与薄膜晶体管的组合像素单元结构较为简单，光电二极管较CMOS图像传感器阵列相比灵敏度更高，无需采用弯曲的光纤阵列，本发明中的光纤导板由多个垂直于衬底方向排列的光纤束组成，与现有技术中弯曲的光纤阵列相比，生产成本低、制作简单且更加轻薄、体积较小。此外，采用衬底下方的背光源发出入射光穿过感光结构并在物体表面发生发射的方式，使得感光结构中每个像素单元收到的反射光较为均匀，