基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器制造技术

本发明专利技术提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器，包括：P+区和N+区分别形成在N型衬底层上下两侧的表层中，硅微结构层形成在N+区的下侧面上；钝化膜设置在硅微结构层表面；增透膜设置在P+区表面；增透膜上设置有P电极孔，P电极通过P电极孔与P+区接触；钝化膜上设置有N电极孔，N电极通过N电极孔与N+区接触；硅微结构层由N+区表面在高浓度硫气氛中被飞秒激光脉冲瞬态熔融而得。本发明专利技术的有益技术效果是：提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器；该光电探测器中设置了硅微结构层，硅微结构层对可见光及近红外光的有较高的吸收率，并且可以被很好的钝化，暗电流较低。

【技术实现步骤摘要】
基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器
本专利技术涉及一种光电探测器，尤其涉及一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器。
技术介绍
采用普通硅材料制作光电探测器时，由于普通硅材料对长波光子的吸收系数较小，长波光子在普通硅材料中的穿透深度较大，即使对光电探测器的耗尽区和有源区进行优化设计，光电探测器对1064nm波长的响应度都小于0.30A/W；而1064nm硅四象限光电探测器主要用于激光制导、激光定位、激光引信、激光测量等军事领域，其响应度将直接影响探测距离和探测效果。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器，其创新在于：所述1064nm增强型四象限光电探测器包括N型衬底层、P+区、硅微结构层、N+区、钝化膜、增透膜、P电极和N电极；所述P+区形成在N型衬底层上侧面的表层中，所述N+区形成在N型衬底层下侧面的表层中，所述硅微结构层形成在N+区的下侧面上；所述钝化膜设置在硅微结构层表面；所述增透膜设置在P+区表面；所述增透膜上设置有P电极孔，P电极通过P电极孔与P+区接触；所述钝化膜上设置有N电极孔，N电极通过N电极孔与N+区接触；所述硅微结构层由N+区表面在高浓度硫气氛中被飞秒激光脉冲瞬态熔融而得。本专利技术的原理是：前述的硅微结构层表面呈暗黑色，其物理形貌是凹凸不平的丘状形貌，表面平缓，凸点均匀，能更有效地进行表面钝化，降低器件暗电流。器件背面制作微结构，与背面铝电极形成光反射镜，它能有效地将未吸收的光反射回衬底，改变近红外光的反射途径，增强对近红外光的吸收率，提高器件对1064nm波长的响应度；同时对该微结构进行硫掺杂，可有效增强器件对近红外光的吸收率，提高器件对1064nm波长的响应度。经试验验证，硅微结构层对可见光及近红外光的吸收率可达到90％以上，相比于现有的密集型针状或尖峰状“黑硅”，由于硅微结构层表面更加平缓，凸点更大，制作为光电探测器时，硅微结构层表面钝化效果更好，器件暗电流水平更低。器件背面制作硅微结构层后，对1064nm波长的响应度达到0.57A/W，器件稳定可靠，实现产品生产。本专利技术还提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器的制作方法，其创新在于：所述方法包括：1)提供N型衬底层；2)在N型衬底层的上侧面上生长氧化层；3)在所述氧化层上光刻出有源区；4)对有源区进行掺杂处理，形成P+区；5)在N型衬底层的上侧面上生长增透膜；6)对N型衬底层的下侧面进行减薄处理；7)对N型衬底层的下侧面进行掺杂处理，形成N+区；8)在高浓度硫气氛中，采用飞秒激光脉冲对N+区的下侧面进行扫描，使N+区表面瞬态熔融，得到微结构层；9)在微结构层表面生长钝化膜；10)在增透膜和钝化膜上分别光刻出P电极孔和N电极孔；11)在P电极孔和N电极孔内分别制作出P电极和N电极。优选地，步骤7)中，飞秒激光脉冲的激光波长为800nm、脉冲宽度为100fs、频率为1kHz、功率为2W。本专利技术的有益技术效果是：提出了一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器；该光电探测器中设置了硅微结构层，硅微结构层对可见光及近红外光的有较高的吸收率，并且可以被很好的钝化，暗电流较低。附图说明图1、硅微结构层电镜扫描图；图2、本专利技术的探测器结构示意图；图3、本专利技术的探测器典型光谱曲线；图中各个标记所对应的名称分别为：N型衬底层1、P+区2、硅微结构层3、N+区4、钝化膜5、增透膜6、P电极7、N电极8。具体实施方式一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器，其创新在于：所述1064nm增强型四象限光电探测器包括N型衬底层1、P+区2、硅微结构层3、N+区4、钝化膜5、增透膜6、P电极7和N电极8；所述P+区2形成在N型衬底层1上侧面的表层中，所述N+区4形成在N型衬底层1下侧面的表层中，所述硅微结构层3形成在N+区4的下侧面上；所述钝化膜5设置在硅微结构层3表面；所述增透膜6设置在P+区2表面；所述增透膜6上设置有P电极孔，P电极7通过P电极孔与P+区2接触；所述钝化膜5上设置有N电极孔，N电极8通过N电极孔与N+区4接触；所述硅微结构层3由N+区4表面在高浓度硫气氛中被飞秒激光脉冲瞬态熔融而得。一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器的制作方法，其创新在于：所述方法包括：1)提供N型衬底层1；2)在N型衬底层1的上侧面上生长氧化层；3)在所述氧化层上光刻出有源区；4)对有源区进行掺杂处理，形成P+区2；5)在N型衬底层1的上侧面上生长增透膜6；6)对N型衬底层1的下侧面进行减薄处理；7)对N型衬底层1的下侧面进行掺杂处理，形成N+区4；8)在高浓度硫气氛中，采用飞秒激光脉冲对N+区4的下侧面进行扫描，使N+区4表面瞬态熔融，得到微结构层3；9)在微结构层3表面生长钝化膜5；10)在增透膜6和钝化膜5上分别光刻出P电极孔和N电极孔；11)在P电极孔和N电极孔内分别制作出P电极7和N电极8；进一步地，步骤7)中，飞秒激光脉冲的激光波长为800nm、脉冲宽度为100fs、频率为1kHz、功率为2W。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器，其特征在于：所述1064nm增强型四象限光电探测器包括N型衬底层(1)、P+区(2)、硅微结构层(3)、N+区(4)、钝化膜(5)、增透膜(6)、P电极(7)和N电极(8)；所述P+区(2)形成在N型衬底层(1)上侧面的表层中，所述N+区(4)形成在N型衬底层(1)下侧面的表层中，所述硅微结构层(3)形成在N+区(4)的下侧面上；所述钝化膜(5)设置在硅微结构层(3)表面；所述增透膜(6)设置在P+区(2)表面；所述增透膜(6)上设置有P电极孔，P电极(7)通过P电极孔与P+区(2)接触；所述钝化膜(5)上设置有N电极孔，N电极(8)通过N电极孔与N+区(4)接触；所述硅微结构层(3)由N+区(4)表面在高浓度硫气氛中被飞秒激光脉冲瞬态熔融而得。

【技术特征摘要】
1.一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器，其特征在于：所述1064nm增强型四象限光电探测器包括N型衬底层(1)、P+区(2)、硅微结构层(3)、N+区(4)、钝化膜(5)、增透膜(6)、P电极(7)和N电极(8)；所述P+区(2)形成在N型衬底层(1)上侧面的表层中，所述N+区(4)形成在N型衬底层(1)下侧面的表层中，所述硅微结构层(3)形成在N+区(4)的下侧面上；所述钝化膜(5)设置在硅微结构层(3)表面；所述增透膜(6)设置在P+区(2)表面；所述增透膜(6)上设置有P电极孔，P电极(7)通过P电极孔与P+区(2)接触；所述钝化膜(5)上设置有N电极孔，N电极(8)通过N电极孔与N+区(4)接触；所述硅微结构层(3)由N+区(4)表面在高浓度硫气氛中被飞秒激光脉冲瞬态熔融而得。2.一种基于硅微结构的1064nm增强型四象限光电探测器的制作方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄烈云，江海波，刘钟远，伍明娟，龙雨霞，胡莉娟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50