[发明专利]一种响应度可调的硅光电探测器及其制作方法

权利要求书

1.一种响应度可调的硅光电探测器，其特征在于，该硅光电探测器包括：

p型硅基衬底层；

n型碲离子注入层，通过于该p型硅基衬底层表面进行碲离子注入而形成；

碲氧元素共掺杂的硅纳米岛层，通过于该n型碲离子注入层表面进行氧离子注入而形成；

增透膜层，形成于该碲氧元素共掺杂的硅纳米岛层表面；

正面接触电极和保护环接触电极，形成于该增透膜层表面；以及

背面接触电极，形成于该p型硅基衬底层背面。

2.根据权利要求1所述的响应度可调的硅光电探测器，其特征在于，所述p型硅基衬底层采用p型单晶硅，厚度为100至500μm，电阻率为0.1至1000Ω·cm。

3.根据权利要求1所述的响应度可调的硅光电探测器，其特征在于，所述n型碲离子注入层中，碲离子的注入浓度为10¹²～10¹⁶cm²，碲离子的注入深度控制在150-1000nm之间。

4.根据权利要求1所述的响应度可调的硅光电探测器，其特征在于，所述碲氧元素共掺杂的硅纳米岛层，是纳米岛尺寸为5-100nm，间隔为0.1-20μm的纳米岛阵列，并且该纳米岛阵列中掺杂了碲和氧元素。

5.根据权利要求1所述的响应度可调的硅光电探测器，其特征在于，所述碲氧元素共掺杂的硅纳米岛层中，氧离子的注入深度为10-50nm，氧离子的浓度为10¹⁷-10¹⁹cm^-3，使得在该PN结光谱响应区上部形成碲氧共掺杂层。

6.根据权利要求1所述的响应度可调的硅光电探测器，其特征在于，其中该增透膜层是二氧化硅增透膜层。

7.一种响应度可调的硅光电探测器的制作方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：在p型硅基衬底层的一面淀积二氧化硅钝化层；

步骤2：光刻该二氧化硅钝化层形成离子注入窗口，从该离子注入窗口进行碲离子注入，于该p型硅基衬底层表面下形成碲离子注入层，该碲离子注入层与p型硅基衬底层形成PN结光谱响应区和保护环，其中该保护环形成于该PN结光谱响应区外围，碲离子注入深度控制在150-1000nm之间；

步骤3：对该PN结光谱响应区进行氧离子注入，形成深度为10-50nm的氧离子注入层，氧离子注入层中氧离子的浓度为10¹⁷-10¹⁹cm^-3，使得在该PN结光谱响应区上部形成碲氧共掺杂层；

步骤4：采用紫外脉冲激光辐照该PN结光谱响应区，控制辐照通量和脉冲数使得碲氧共掺杂区熔化再结晶，在该PN结光谱响应区上部形成硅纳米岛层，而该PN结光谱响应区下部的碲元素注入层也在紫外激光辐照时实现了激活；

步骤5：准分子激光退火后，在形成有硅纳米岛层和保护环的表面沉积一层二氧化硅增透膜；

步骤6：在该二氧化硅增透膜表面应用光刻方法制作正面接触电极和保护环接触电极，并在p型硅基衬底层背表面制作背面接触电极。

8.根据权利要求7所述的响应度可调的硅光电探测器的制作方法，其特征在于，

步骤2中所述碲离子注入时，注入面密度为10¹²～10¹⁶cm²；

步骤2中所述保护环的注入与步骤6中所述的接触电极均做成环状，以保证电极和注入层以及注入层与衬底形成良好的接触；

步骤2中所述光谱响应区的注入层做成圆形状，防止pn结的边缘击穿；

步骤5和步骤6中所述增透膜层表面的接触电极做成环状，以保证电极和注入层形成良好的接触。

9.根据权利要求7所述的响应度可调的硅光电探测器的制作方法，其特征在于，

步骤4中所述紫外脉冲激光为波长为248nm、193nm或者157nm的准分子激光，脉冲持续时间为1ns到1000ns，激光通量控制在熔化所需要的激光通量阈值50％～110％的范围内；

步骤4中所述的纳米岛层，是准分子激光辐照后碲氧掺杂层熔化再结晶形成的。

10.根据权利要求7所述的响应度可调的硅光电探测器的制作方法，其特征在于，步骤6中所述在p型硅基衬底层背表面制作背面接触电极，制作电极中的烧结采用较为低温的快速热退火，该较为低温的温度范围为400℃至600℃。