[发明专利]一种可见光宽谱段高效率PIN光电二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种可见光宽谱段高效率PIN光电二极管，其特征在于，包括芯片和集成在芯片上的顶层硅内的PIN光电二极管，单个所述PIN光电二极管包括衬底硅层、位于衬底硅层上的SiO₂层、位于SiO₂层上的顶层硅层、位于顶层硅层中的p型Si、i型Si和n型Si、位于i型Si中的空气孔阵列，以及位于p型Si和n型Si上的电极。

2.根据权利要求1所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管，其特征在于，所述空气孔阵列周期为400nm-500nm，填充率为40％-60％。

3.根据权利要求1所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管，其特征在于，所述芯片为SOI晶圆芯片。

4.根据权利要求1所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管，其特征在于，所述i型Si位于p型Si和n型Si之间。

5.根据权利要求1所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管，其特征在于，所述p型Si宽度为0.1μm-100μm，长度与i型Si宽度一致。

6.根据权利要求1所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管，其特征在于，所述i型硅宽度为1μm-500μm，长度与i型Si宽度一致。

7.根据权利要求1所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管，其特征在于，所述n型Si宽度为0.1μm-100μm，长度与i型Si宽度一致。

8.权利要求1至7任一项权利要求所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选取顶层硅厚度为2-5μm的SOI芯片，将SOI芯片依次放入食人鱼洗液、乙醇、丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗；

(2)在SOI芯片表面旋涂保护层，然后在热板上进行前烘处理，再利用光刻机进行光刻，在显影液中去除多余的保护层，最后在热板上进行坚膜处理，制备出具有p-Si的掩膜层；

(3)利用离子注入的方法形成B重掺杂的p⁺⁺layer作为p型欧姆接触层，掺杂浓度为10¹⁵-10¹⁹cm^-3，去除掩膜层；

(4)重复步骤(2)的操作过程制作n⁺⁺layer掩膜层，然后利用离子注入的方法形成P重掺杂的n⁺⁺layer作为n型欧姆接触层，掺杂浓度为10¹⁵-10¹⁹cm^-3，然后去除掩膜层；

(5)重复步骤(2)的操作过程制作电极的掩膜层，然后利用电子束蒸发的方法沉积10～30nm/90～110nm厚的Pt/Al，然后在丙酮溶液中剥离多余的金属，最后在N₂环境中进行退火处理；

(6)重复步骤(2)的操作过程制作i型Si的掩膜层，然后利用离子注入的方法形成P轻掺杂的n^-layer作为本征区，掺杂浓度为10¹²-10¹⁶cm^-3，然后去除掩膜层；再次制作空气孔阵列的掩膜层，利用反应离子刻蚀或者深反应离子刻蚀的方法制作光电二极管本征层内微纳光学结构，空气孔按立方晶格方式排列，然后去除掩膜层。

9.根据权利要求8所述的可见光宽谱段高效率PIN光电二极管的制备方法，其特征在于，所述Pt/Al的厚度为20nm/100nm。