[发明专利]集成硅基可见光探测器阵列器件的制作方法

说明书

集成硅基可见光探测器阵列器件的制作方法，属于光电技术领域。提供了硅基可见光雪崩光电二极管阵列的高集成度以及高集成度的探测单元之间复杂的连接方式的制作工艺方法。本发明的制作方法，先在清洗处理后的衬底材料上沉积外延层作为雪崩层，然后在雪崩层之上沉积场控层，然后在场控层之上沉积吸收层，然后在吸收层之上沉积非耗尽层，然后制备隔离区，然后制备阳极及阳极电极引线，然后制备透光层，然后进行衬底减薄，直至露出隔离区，形成衬底层，最后制备阴极及阴极电极引线，去除基底，得到集成硅基可见光探测器阵列器件。该制作方法制作的阵列器件蓝光响应度高、可见光全波段的量子效率高。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种集成硅基可见光探测器阵列器件的制作方法。

背景技术

雪崩光电二极管(APD)是一种光敏元件，常在光通信领域中使用。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流，加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象，这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。

雪崩光电二极管的工作原理是：利用光生载流子在强电场内的定向运动产生雪崩效应，以获得光电流的增益。在雪崩过程中，光生载流子在强电场的作用下高速定向运动，具有很高动能的光生电子或空穴与晶格原子碰撞，使晶格原子电离产生二次电子-空穴对；二次电子和空穴对在电场的作用下获得足够的动能，又使晶格原子电离产生新的电子-空穴对，此过程像“雪崩”似的延续下去。电离产生的载流子数远大于光激发产生的光生载流子数，这时雪崩光电二极管的输出电流迅速增加。高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子-空穴对。新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增。

现有技术，传统硅基APD的结构依次由n型非耗尽层、p型雪崩层、p型场控层、p型吸收层和p型衬底层构成。由于硅材料在可见光波段的吸收率高，可见光的光子在硅材料中的传播距离短，光子入射到APD光敏面后，在非耗尽层与雪崩层基本被完全吸收，所以传统可见光APD的量子效率低。短波波长的蓝光光子在APD的非耗尽层就几乎完全被吸收，导致传统结构的可见光APD蓝光响应度非常低。在可见光通信等系统的应用中，现有的APD器件存在着无法同时满足高蓝光灵敏度、宽波段全覆盖以及高截止频率等瓶颈问题，严重制约了相关应用领域的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有技术中APD存在着的无法同时满足高蓝光灵敏度、宽波段全覆盖以及高截止频率的技术问题，提供一种集成硅基可见光探测器阵列器件的制作方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供一种集成硅基可见光探测器阵列器件的制作方法，该阵列器件包括多个探测单元、多个隔离区和多个电极引线；多个探测单元按规则排布形成阵列，每个探测单元包括阳极、非耗尽层、吸收层、场控层、雪崩层、衬底层、阴极和透光层；场控层、吸收层和非耗尽层从下至上依次设置在雪崩层的上表面上；透光层和阳极均设置在非耗尽层的上表面上，阳极的下表面与非耗尽层的上表面接触，透光层的下表面全部与非耗尽层接触或者一部分与非耗尽层接触，剩余部分与阳极的上表面接触；衬底层设置在雪崩层的下表面上；阴极设置在衬底层的下表面上，阴极全覆盖或者部分覆盖衬底层的下表面；隔离区设置在相邻的两个探测单元之间，将相邻的两个探测单元隔离；电极引线设置在隔离区上表面、隔离区下表面或贯穿隔离区，电极引线连接多个探测单元之间的电极；

所述探测单元的连接方式为并联，制作步骤如下：

步骤一、选取衬底材料，对衬底材料进行清洁处理；

步骤二、在清洁处理后的衬底材料上沉积外延层作为雪崩层；

步骤三、在雪崩层上表面沉积场控层；

步骤四、在场控层上表面沉积吸收层；

步骤五、在吸收层上表面沉积非耗尽层；