[发明专利]一种热敏型探测器结构及其集成方法

说明书

本发明涉及一种热敏型探测器结构及其集成方法。一种热敏型探测器结构包括：具有读出电路结构的衬底，在所述衬底上依次堆叠有介质层、P型掺杂锗层、本征层和N型掺杂锗层；其中，所述介质层内部具有空腔结构，所述本征层是由Ge_1‑xSi_x层和Ge层交替堆叠形成的n层结构，0＜x≤0.3，n≥2。本发明具有P‑I‑N悬挂中空结构，光被吸收后可在中空结构中反射到P‑I‑N结构中，相比传统探测器光的吸收率显著提升。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种热敏型探测器结构及其集成方法。

背景技术

热敏型探测器是利用红外辐射照射物体产生的热效应原理探测的器件。这种材料也被称为热敏电阻，其电导率随着红外光子的吸收而变化。在光子的情况下，当红外光子发光时，电子通过价带到导带的跃迁而获得。由于光子原理，这种探测器的成像在短波红外波段提供高分辨率，但也吸收较长的红外波长。对红外光的吸收率影响直接影响探测器的灵敏度和探测速率等性能。现有的热敏型探测器受红外光的吸收率低的限制，性能不足。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种热敏型探测器结构，该探测器具有P-I-N悬挂中空结构，光被吸收后可在中空结构中反射到P-I-N结构中，相比传统探测器光的吸收率显著提升。

本发明的另一目的在于提供上述热敏型探测器结构的集成方法，该方法利用无定形硅在P-I-N堆叠结构的下方形成空腔，可以利用光吸收后在空腔内的反射提高光的吸收率，从而改善热敏型探测器的电性能。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

一种热敏型探测器结构，包括：

具有读出电路结构的衬底，在所述衬底上依次堆叠有介质层、P型掺杂锗层、本征层和N型掺杂锗层；

其中，所述介质层内部具有空腔结构，所述本征层是由Ge_1-xSi_x层和Ge层交替堆叠形成的n层结构，0＜x≤0.3，n≥2。

一种热敏型探测器结构的集成方法，包括：

提供支撑衬底：提供具有读出电路结构的支撑衬底；

改造支撑衬底：在所述支撑衬底靠近所述读出电路结构的表面依次堆叠形成第一介质层、无定形硅层；对所述无定形硅层进行光刻和刻蚀，使其仅覆盖所述第一介质层的部分表面，然后沉积第二介质层，所述第二介质层和所述第一介质层接壤并将所述无定形硅层包裹；

提供牺牲衬底：所述牺牲衬底由背衬底、本征层和P型掺杂锗层依次堆叠而成，并且所述本征层是由Ge_1-xSi_x层和Ge层交替堆叠形成的n层结构，0＜x≤0.3，n≥2；

键合：在沉积所述第二介质层后，分别以所述支撑衬底中所述读出电路结构、所述P型掺杂锗层为键合面，将所述支撑衬底和所述牺牲衬底键合；

键合后工艺：

去除所述背衬底；在所述本征层的表面形成N型掺杂锗层；

刻蚀去除所述无定形硅层，使所述第二介质层和所述第一介质层之间形成空腔结构。

与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果。

(1)本发明利用无定形硅在P-I-N堆叠结构的下方形成空腔，可以利用光吸收后在空腔内的反射提高光的吸收率，从而改善热敏型探测器的电性能。

(2)本发明将还制作出部分探测器结构的衬底键合在读出电路结构衬底中，简化了集成流程，提高了集成度，有利于降低系统尺寸、提高系统性能(减小了互连线长度)等。