[发明专利]光导型全硅基日盲紫外探测器及其制作方法

说明书

本发明提供一种光导型全硅基日盲紫外探测器及其制作方法，属于光电探测领域，光导型全硅基日盲紫外探测器包括：硅基底，所述硅基底为P型晶硅或本征晶硅，被配置为载流子传输层；非晶掺氧氮化硅薄膜，形成于所述硅基底表面，被配置为紫外光吸收层以产生载流子；叉指状电极，形成于所述非晶掺氧氮化硅薄膜表面。本发明的日盲紫外探测器采用发光的宽禁带非晶掺氧氮化硅(a‑SiN_x:O)薄膜作为紫外光吸收层，以P型晶硅(p‑Si)或本征晶硅(i‑Si)作为载流子传输层，构建的光导型全硅基日盲紫外探测器不仅成本低廉，而且能与成熟的CMOS制造工艺相兼容，从而实现大面积生产。

技术领域

本发明属于光电探测领域，具体涉及一种光导型全硅基日盲紫外线探测器，另外，本发明还涉及上述光导型全硅基日盲紫外探测器的制作方法。

背景技术

在自然界中，太阳是主要的紫外线光源，来自于太阳辐射的200-280nm波段的紫外光几乎被地球大气层中臭氧层吸收，不能到达地面，因此，在UV光谱中常将240-280nm的波长范围称为“日盲”窗口。工作在这一波段的日盲紫外探测器可以不受太阳背景辐射的影响，而具有较高的灵敏度和信噪比，使其成为光电探测研究领域的新宠。

作为微电子工业的主流材料，半导体硅虽然具备一定的日盲紫外敏感特性，但由于禁带宽度很窄，会产生较高的可见和红外响应，对日盲紫外探测形成干扰，需要在探测器上加装特殊设计、价格昂贵的滤波片才能工作在紫外波段，这会导致探测器量子效率的损失和成本的增加。

近年来，为克服硅在日盲紫外探测器应用中的缺点，宽禁带半导体材料，如AlGaN合金材料、MgZnO、金刚石、和G_a2O₃为制造更高性能的日盲紫外探测器提供了新的选择。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺陷：

宽禁带半导体材料一般是基于蓝宝石衬底进行制备，而宽禁带晶态半导体的制备技术还不够成熟，不易于大规模生产，且不能与当前成熟的硅CMOS工艺相兼容，导致器件的制作成本较高；另外，宽禁带半导体日盲紫外探测器不能克服高响应度和高响应速度之间的固有矛盾，即不能同时达到高响应度和高响应速度。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种光导型全硅基日盲紫外探测器，采用发光的宽禁带非晶掺氧氮化硅(a-SiN_x:O)薄膜作为紫外光吸收层，以P型晶硅(p-Si)或本征晶硅(i-Si)作为载流子传输层，构建的光导型全硅基日盲紫外探测器不仅成本低廉，且能与成熟的CMOS制造工艺相兼容，并且能够同时获得高响应度和高响应速度；本发明的另一目的是提供上述光导型全硅基日盲紫外探测器的制作方法。

为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：

光导型全硅基日盲紫外探测器，包括：

硅基底，所述硅基底为P型晶硅或本征晶硅，被配置为载流子传输层；

非晶掺氧氮化硅薄膜，形成于所述硅基底表面，被配置为紫外光吸收层以产生载流子；

叉指状电极，形成于所述非晶掺氧氮化硅薄膜表面。

进一步地，所述非晶掺氧氮化硅薄膜的厚度为100-200nm。

进一步地，所述叉指状电极为Ti/Au叉指状电极或Al叉指状电极，所述叉指状电极的受光面积为0.07-0.1mm²。