The invention belongs to the technical field of photodetectors, and relates to a near infrared response photodetector with a microlens trapping structure and a preparation method thereof. The central area of the upper surface of the absorption layer is provided with a photosensitive passivation layer, and the upper surface of the photosensitive passivation layer is sequentially provided with a front mirror, a microlens cushion and a microlens array from bottom to top; the thickness of the microlens cushion is the focal length of the microlens, and the front mirror has several small apertures. The beneficial effects of the present invention are as follows: the near infrared response enhancement principle of the microlens trapping structure shows that the response enhancement can be achieved by increasing the absorption length of light in the absorption layer through the reflection of the mirror, independent of the increase of the thickness of the absorption layer, so that the temperature coefficient of the breakdown voltage and the response time of the detector can not be increased; furthermore, it can be further reduced. The comprehensive performance of near infrared silicon APD photodetectors can be greatly improved by reducing the temperature coefficient of breakdown voltage and increasing the response speed of devices with small absorption layer thickness.
【技术实现步骤摘要】
微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器及其制备方法
本专利技术属于光电探测器
,尤其涉及微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器及其制备方法。
技术介绍
近红外(780nm~1100nm)硅APD光电探测器,具有灵敏度高、增益大、暗电流小、成本低等优点,在激光测距、微光探测、精确制导、光学准直等领域都有广泛应用。近红外硅APD光电探测器一般采用拉通型(reachthrough)N+-p-π-P+器件结构,相较于普通的PN或PIN型APD,具有击穿电压相对较小的优点,是目前硅APD采用最多的器件构型。其主要由高掺杂电荷层(N+)、雪崩倍增区(p)、本征吸收层(π)、阳极接触层(P+)、保护环、截止环、增透膜和电极组成。高掺杂电荷层为N+层,通过离子注入或扩散的方式形成,主要起为APD提供高内建电场的作用。雪崩区为p层,主要通过高能离子注入或推结的方式形成,其主要为APD提供雪崩倍增电场。本征吸收层,为低掺杂的高阻层,APD工作时完全耗尽,主要起吸收光子作用。阳极接触层,为高浓度P+层,采用背面离子注入或扩散形成,主要起减小阳极接触电阻的作用。保护环为具有特殊杂质分布的n型层,采用多次注入结合退火调整杂质分布的方式形成,其主要起防止器件边缘击穿的作用。截止环为P型层,主要起抑制器件暗电流的作用。增透膜采用多层复合介质,主要起减小入射光反射,提高器件量子效率的作用。电极主要起电学连接的作用。高性能的近红外硅APD探测需要同时具有高的响应率、低的击穿电压温度系数与小的响应时间。影响这些性能参数的最主要因素是器件本征吸收层(π层)的厚度,吸收层厚度越大,响应率越高、 ...
【技术保护点】
1.微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器,其特征在于:吸收层(1)上表面的中心区域设置有光敏区钝化层(8),光敏钝化层(8)的上表面从下至上依次设置有正面反射镜(9)、微透镜垫层(11)和微透镜阵列(12);微透镜垫层(11)的厚度为微透镜焦距,所述正面反射镜(9)开有多个小的通光孔(10)。
【技术特征摘要】
1.微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器,其特征在于:吸收层(1)上表面的中心区域设置有光敏区钝化层(8),光敏钝化层(8)的上表面从下至上依次设置有正面反射镜(9)、微透镜垫层(11)和微透镜阵列(12);微透镜垫层(11)的厚度为微透镜焦距,所述正面反射镜(9)开有多个小的通光孔(10)。2.根据权利要求1所述的微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器,其特征在于:所述吸收层(1)下表面有阳极接触层(6),阳极接触层(6)的下表面设置有背面钝化层(14),背面钝化层(14)开设有阳极电极孔(18),阳极电极(19)设置在阳极电极孔内,背面钝化层(14)的下表面设置有背面反射镜(15)。3.根据权利要求2所述的微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器,其特征在于:所述吸收层(1)的上表面,光敏钝化层(8)的周围形成边缘钝化层(7);所述吸收层(1)的上表层形成有保护环(2)和截止环(3),保护环(2)位于光敏钝化层的周围,截止环(3)位于保护环(2)的外围;所述吸收层(1)的上表层中心区域形成有高掺电荷层(5),且高掺电荷层(5)的边缘与保护环(2)有部分重叠;高掺电荷层(5)与保护环(2)重叠区域对应的光敏钝化层(8)和边缘钝化层(7)位置开有阴极电极孔(16),阴极电极孔(16)内设置有阴极电极(17);所述吸收层(1)内、高掺电荷层(5)的下侧形成有雪崩倍增层(4)。4.根据权利要求1所述的微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器,其特征在于:所述微透镜阵列(12)由四边形或六边形的微透镜单元紧密排列构成,微透镜阵列(12)完全覆盖光敏区钝化层(8)。5.根据权利要求1所述的微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器,其特征在于:所述微透镜阵列(12)的上表面设置有增透膜(13)。6.根据权利要求1所述的微透镜陷光结构的近红外响应光电探测器,其特征在于:所述微透镜阵列(12)为高透过率材料,包括SiO2、Si3N4或PMMA。7.根据权利要求2所述的微透镜陷光结构的近...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄建,李睿智,江海波,高建威,郭培,黄烈云,
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
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