[发明专利]基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器

说明书

本发明提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器，包括：P+区和N+区分别形成在N型衬底层上下两侧的表层中，硅微结构层形成在N+区的下侧面上；钝化膜设置在硅微结构层表面；增透膜设置在P+区表面；增透膜上设置有P电极孔，P电极通过P电极孔与P+区接触；钝化膜上设置有N电极孔，N电极通过N电极孔与N+区接触；硅微结构层由N+区表面在高浓度硫气氛中被飞秒激光脉冲瞬态熔融而得。本发明的有益技术效果是：提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器；该光电探测器中设置了硅微结构层，硅微结构层对可见光及近红外光的有较高的吸收率，并且可以被很好的钝化，暗电流较低。

技术领域

本发明涉及一种光电探测器，尤其涉及一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器。

背景技术

采用普通硅材料制作光电探测器时，由于普通硅材料对长波光子的吸收系数较小，长波光子在普通硅材料中的穿透深度较大，即使对光电探测器的耗尽区和有源区进行优化设计，光电探测器对1064nm波长的响应度都小于0.30A/W；而1064nm硅四象限光电探测器主要用于激光制导、激光定位、激光引信、激光测量等军事领域，其响应度将直接影响探测距离和探测效果。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器，其创新在于：所述1064nm增强型四象限光电探测器包括N型衬底层、P+区、硅微结构层、N+区、钝化膜、增透膜、P电极和N电极；所述P+区形成在N型衬底层上侧面的表层中，所述N+区形成在N型衬底层下侧面的表层中，所述硅微结构层形成在N+区的下侧面上；所述钝化膜设置在硅微结构层表面；所述增透膜设置在P+区表面；所述增透膜上设置有P电极孔，P电极通过P电极孔与P+区接触；所述钝化膜上设置有N电极孔，N电极通过N电极孔与N+区接触；所述硅微结构层由N+区表面在高浓度硫气氛中被飞秒激光脉冲瞬态熔融而得。

本发明的原理是：前述的硅微结构层表面呈暗黑色，其物理形貌是凹凸不平的丘状形貌，表面平缓，凸点均匀，能更有效地进行表面钝化，降低器件暗电流。器件背面制作微结构，与背面铝电极形成光反射镜，它能有效地将未吸收的光反射回衬底，改变近红外光的反射途径，增强对近红外光的吸收率，提高器件对1064nm波长的响应度；同时对该微结构进行硫掺杂，可有效增强器件对近红外光的吸收率，提高器件对1064nm波长的响应度。

经试验验证，硅微结构层对可见光及近红外光的吸收率可达到90％以上，相比于现有的密集型针状或尖峰状“黑硅”，由于硅微结构层表面更加平缓，凸点更大，制作为光电探测器时，硅微结构层表面钝化效果更好，器件暗电流水平更低。器件背面制作硅微结构层后，对1064nm波长的响应度达到0.57A/W，器件稳定可靠，实现产品生产。

本发明还提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器的制作方法，其创新在于：所述方法包括：

1)提供N型衬底层；

2)在N型衬底层的上侧面上生长氧化层；

3)在所述氧化层上光刻出有源区；

4)对有源区进行掺杂处理，形成P+区；

5)在N型衬底层的上侧面上生长增透膜；

6)对N型衬底层的下侧面进行减薄处理；

7)对N型衬底层的下侧面进行掺杂处理，形成N+区；

8)在高浓度硫气氛中，采用飞秒激光脉冲对N+区的下侧面进行扫描，使N+区表面瞬态熔融，得到微结构层；

9)在微结构层表面生长钝化膜；

10)在增透膜和钝化膜上分别光刻出P电极孔和N电极孔；

11)在P电极孔和N电极孔内分别制作出P电极和N电极。