一种具有横向结硅基光电探测器的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种横向结硅基光电探测器的制备方法，通过脉冲激光制备出的黑硅表面与未加工硅区域之间的载流子导电类型或浓度差异形成横向pn结或异质结，并经由后继退火，钝化，光刻，电极制备等工艺，可形成具有横向结的黑硅光电探测器。该横向结硅基光电探测器在反偏电压下，可高效吸收光子产生电子‑空穴对，并在外电场作用下沿横向迁移，最终形成横向光电流，从而实现光信号探测。本发明专利技术具有工艺简单，原材料易获取，易操控，与现有半导体器件工艺兼容等优点，本发明专利技术所制备的横向结硅基光电探测器与传统纵向结构探测器相比，一方面有效抑制了暗电流，提高了器件的探测率，另一方面精简了器件的制备流程，更利于器件的制备与集成。

【技术实现步骤摘要】
一种具有横向结硅基光电探测器的制备方法
本专利技术涉及硅基光电器件领域，具体涉及一种光电探测器的制备方法，其为一种具有较低暗电流的横向结硅基光电探测器。
技术介绍
近几十年来，随着半导体工艺的快速发展，具有各种功能的半导体器件不断改善着人们的生活，并对于下一代产业革命(如人工智能，万物互联，无人驾驶等)具有巨大潜力。作为最常见且最重要的半导体材料，硅材料具有含量丰富、价格低廉、纯度高和缺陷少等优点。迄今为止，硅在微电子领域已经发挥出巨大潜能，不断突破摩尔定律的极限，推进着半导体技术的革新与发展。然而，在光电子领域，由于受到1.12eV的能带宽度的限制，以及单晶硅表面较高的反射率，抑制了硅的吸收率，尤其是红外波段的吸收，这极大地限制了硅光子学的发展。不同元素的掺杂是提高半导体材料光电特性的重要方法，是光电探测器、太阳能电池等领域常见的改性手段。然而由于固体固溶度的限制，传统的热扩散工艺很难实现掺杂元素的过饱和掺杂，随着半导体工艺的发展，离子注入和超快脉冲激光过饱和掺杂可以实现超越固溶度的过饱和掺杂。特别的，通过超快脉冲激光改性后，在晶体硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有低暗电流的横向结硅基光电探测器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1：选取单晶硅片，并对所选硅片进行预处理；/n步骤2：选取预处理后的单晶硅，通过脉冲激光在特定气氛或真空中辐照单晶硅表面特定区域，制备过饱和掺杂层，即获得黑硅表面；/n步骤3：对制备好的黑硅材料进行退火处理，激活过饱和掺杂黑硅层中的杂质原子，并修复晶格，去除结构缺陷；/n步骤4：在黑硅表面除电极接触区域以外的区域镀上钝化层，以保护黑硅表面，以及隔绝空气污染和氧化；/n步骤5：在硅和黑硅的电极接触区域分别镀上接触电极；至此完成横向结硅基光电探测器的制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有低暗电流的横向结硅基光电探测器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：选取单晶硅片，并对所选硅片进行预处理；
步骤2：选取预处理后的单晶硅，通过脉冲激光在特定气氛或真空中辐照单晶硅表面特定区域，制备过饱和掺杂层，即获得黑硅表面；
步骤3：对制备好的黑硅材料进行退火处理，激活过饱和掺杂黑硅层中的杂质原子，并修复晶格，去除结构缺陷；
步骤4：在黑硅表面除电极接触区域以外的区域镀上钝化层，以保护黑硅表面，以及隔绝空气污染和氧化；
步骤5：在硅和黑硅的电极接触区域分别镀上接触电极；至此完成横向结硅基光电探测器的制备。


2.根据权利要求1所述的横向结硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1中所选单晶硅既可以是n型也可以是p型，厚度为5μm-500μm(微米)，半导体晶片的晶向、电阻率和大小不限。


3.根据权利要求1所述的横向结硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1中的预处理过程包括但不限于：(1)将单晶硅片切割成一定尺寸的小块；(2)通过RCA清洗法对单晶硅进行清洗；(3)通过镀膜工艺或薄膜生长工艺在硅表面沉积一层一定厚度的含有掺杂物质的薄膜。


4.根据权利要求1所述横向结硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的脉冲激光辐照制备过饱和掺杂黑硅表面的具体步骤为：
(1)将预处理后的单晶硅材料固定在真空腔内的三维平移台上，在平移台的驱动下，样品在垂直于入射激光的平面上作二维运动，通过三维平移台的参数设置选择合适的移动范围和移动速度，以控制脉冲激光过饱和掺杂和改性的区域面积和扫描速度，配合快门的开关实现不同图案和结构的制备；
(2)抽真空，真空度为100-10-5Pa，然后，充入小于1个标准大气压的特定气体，如六氟化硫、氮气等，或真空状态保持；
(3)脉冲激光扫描：通过控制平移台使样品在垂直于入射激光方向的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴强，黄松，进晓荣，刘瑶瑶，宋冠廷，周旭，张春玲，姚江宏，许京军，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12