[发明专利]光检测器及其制作方法

说明书

本发明公开一种光检测器及其制作方法，该光检测器包括：基材、至少一条纳米线以及包覆层。此一条纳米线形成于基材之上，包括一个半导体核心。包覆层位于半导体核心的侧壁上，此包覆层包括：与半导体核心的侧壁接触的外延半导体薄膜、位于外延半导体薄膜外侧的金属层以及位于金属层外侧的高介电系数材质层。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制作方法，特别是涉及一种光检测器(photodetector)及其制作方法。

背景技术

光检测器(光感测器)，例如金属-氧化物-半导体(Meta-Oxide-Semiconductor，MOS)影像检测器或电荷耦合元件(charge coupled device；CCDr)影像检测器，是一种可将光学影像转变成电子信号的半导体元件。目前已广泛地被使用于消费性电子产品，例如数字相机、个人通讯服务(PersonalCommunications Service，PCS)、游戏机(gameequipment)等产品。且随着科技的进步，以及消费者对高分辨率彩色影像的需求，可以感测多种频谱色光的彩色影像检测器已成为市场主流。

现有的彩色影像检测器一般需要额外建构彩色滤光片，不仅体积巨大、制作工艺较为繁杂，且彩色滤光片的材料容易劣化，制作工艺中有严格的停留时间(Q-time)限制，无法重工，不易与半导体制作工艺进行整合，因而大幅增加制造成本与降低制作工艺良率。

此外，现有的彩色影像检测器通常需要额外制作微透镜放置于每一个像素的上方，用于将光束聚焦，再通过多个厚电介质层方能到达光侦测元件，也因此造成严重的光能损耗，进而降低感测光线的量子效率。

因此有需要提供一种新式的光检测器及其制作方法，以解决现有技术所面临的问题。

发明内容

为达上述问题，本发明的一实施例是有关于一种光检测器，其包括：基材、至少一条纳米线以及包覆层。此一条纳米线，形成于基材之上，包括一个半导体核心。包覆层位于半导体核心的侧壁上，此包覆层包括：与半导体核心的侧壁接触的外延半导体薄膜、位于外延半导体薄膜外侧的金属层以及位于金属层外侧的高介电系数材质层。

本发明的一实施例是有关于一种光检测器的制作方法，其包括下述步骤：首先，提供基材；并于基材之上形成至少一条纳米线，使此至少一条纳米线包括一个半导体核心。然后，在半导体核心的一个侧壁上形成一个包覆层，使包覆层包括：与半导体核心的侧壁接触的外延半导体薄膜、位于外延半导体薄膜外侧的金属层以及位于金属层外侧的高介电系数材质层。

根据上述，本发明的实施例是提出一种光检测器及其制作方法。其是采用半导体纳米线结构来作为光接收器，并对半导体纳米线结构的表面进行改质处理，修补半导体纳米线结构的表面晶格构造，并在半导体纳米线结构外侧，形成由外延半导体薄膜、金属薄膜和高介电系数材料层所构成的包覆层。

通过选择金属薄膜的特定材质或设计参数，使进入半导体纳米线结构的某一波长范围的光线被金属薄膜吸收，进而产生区域性表面等离子体共振效应(Localized SurfacePlasmons Resonances，LSPR)生成更多光生电子；并将未被吸收的光线反射，以提供选择性的滤波效果。可以取代现有技术的彩色滤光片，达到简化制作工艺步骤，增进制作工艺良率的目的。另外，包覆于金属薄膜外侧的高介电系数材质层，可以在金属薄膜与外延半导体薄膜的界面提供空乏区，防止光生电子向外逸散而造成光能耗损，达到增进光线的量子效率的目的。

附图说明

为了对本发明的上述实施例及其他目的、特征和优点能更明显易懂，特举数个优选实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下:

图1A至图1E为本发明一实施例所绘示的一系列制作光检测器的制作工艺结构剖视图。

符号说明

100：光检测器

101：基材