[发明专利]光敏器件以及制造光敏器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光敏器件。

本发明还涉及制造光敏器件的方法。

本发明还涉及光敏器件的使用方法。

背景技术

硅集成电路的光电分量被用于区分入射光的不同波长。可以使 用这些分量来分析各种光源的光谱。通常使用传统的平面技术来制造 能够体现这种效果的结构。

JP 60091668公开了一种平面光接收集成元件，其能够使IC本 身具有滤光器的特性，并能够减小元件的安装面积。可以通过在同一 基片上形成对光束的波长具有不同灵敏度的多个光电二极管，对从每 个二极管输出的电流进行信号调理，并将几个二极管用作仅对任意波 长敏感的元件，来实现上述技术。

然而，传统方法制造的器件无法确保足够的光敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有足够光敏度的光敏器件。

为了实现上述目的，提供了根据独立权利要求所述的光敏器件、 制造光敏器件的方法、以及使用光敏器件的方法。

根据本发明的示例性实施例，提供了一种光敏器件，其包括基 片和布置在基片上和/或布置在基片中的垂直排列的多个纳米线二极 管。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了制造光敏器件的方法， 该方法包括在基片上和/或在基片中形成垂直排列的多个纳米线二极 管。

根据本发明的另一示例性实施例，可以使用具有上述特征的光 敏器件，来检测从与上述垂直排列的纳米线二极管的排列方向垂直的 方向入射(imping)的电磁辐射(例如用于分析)。

根据本发明的另一示例性实施例，可以使用具有上述特征的光 敏器件，来控制从与上述垂直排列的纳米线二极管的排列方向垂直的 方向入射的电磁辐射(例如用于修改光谱特性)。

术语“光敏器件”可以特指对光子(即电磁辐射)的存在敏感 的任何物理结构。能够获得这种敏感性的辐射-材料互动为吸收。

术语“纳米线二极管”可特指一种物理结构，特别是具有二极 管特性的半导体结构，特别地其不同区域具有不同的导电类型。此类 纳米线二极管可以具有阴极和阳极，其中可以形成桥接阴极和阳极的 耗尽区。特别地，纳米线二极管可以具有与n型掺杂区相邻的p型掺 杂区，在p型掺杂区和n型掺杂区之间的交界部分具有载流子密度较 低的部分。

术语“垂直排列”纳米线二极管可以特指纳米线二极管的排列 方向基本垂直于(平面)基片(如硅晶片或硅芯片)的主表面。纳米 二极管的延伸方向可以(基本)平行于表征基片表面平面特征的法线 矢量。

术语“布置在基片上和/或布置在基片中”表示光敏器件可以至 少部分地形成为单片集成电路，其元件沉积在基片上，其它元件例如 通过使用蚀刻处理集成在基片中。

术语“基片”可指任何适当的材料，如半导体、玻璃、塑料等。 根据示例性实施例，术语“基片”可用于一般性地限定用作所关注层 或部分的上面和/或下面的层的元件。另外，基片也可以是任何其它 用于在其上形成层的基底，例如硅晶片或硅芯片等半导体晶片。在其 上蚀刻、沉积或生长了纳米线的基片部分可以是二维的(基本)平面。

术语“纳米线”可指杆形结构，其尺寸的数量级为几纳米至几 千纳米(也可以涵盖更大或更小的尺寸)。紧邻的纳米线阵列可以用 作光吸收结构阵列并因此用作光敏器件，这是因为该阵列的吸收特性 对于不同波长的光子是不同的。多种不同类型的纳米线可以用于本发 明的实施例，包括半导体纳米线(例如由硅、锗、InP、GaN等制成)、 金属纳米线(例如镍、铂、金)和纳米管，特别是碳纳米管(本征或 掺杂的)。这样的纳米线可以是长方形纳米线。

术语“长方形纳米线”表示纳米线的长度大于，特别是显著大 于垂直于长度延伸的尺寸。换句话说，典型的纳米线可呈现出大于1 的长宽比(长度对宽度/直径的比)，特别的大于2，更特别的大于5， 或者高达1000倍或更高。例如，纳米线可以具有100nm的长度和 30nm的直径。

术语“电磁辐射”可以特指任意适当波长或者任意适当波长范 围的光子束。这可以包括光谱(例如400nm至800nm之间的范围)， 但还可以包括其它波长的电磁辐射(如UV、红外、或者甚至X射线)。