本实用新型专利技术公开了一种硅光电检测器，硅光电检测器的Ｎ↑［＋］层的下表面设置有Ｎ型欧姆接触层，非掺杂本征层上端设有绝缘层，绝缘层上设置有与Ｐ↑［＋］型浓硼扩散层接触的Ｐ型欧姆接触层，绝缘层上具有一个入射光窗口，硼扩散区位于该入射窗口的下方，非掺杂本征层位于Ｎ↑［＋］层与硼扩散区之间，所述硼扩散区还包含有一Ｐ型淡硼扩散层，该Ｐ型淡硼扩散层位于非掺杂本征层与Ｐ↑［＋］型浓硼扩散层之间，所述硼扩散区的面积小于非掺杂本征层的面积，Ｐ↑［＋］型浓硼扩散层的厚度小于Ｐ型淡硼扩散层的厚度，一钝化薄膜层覆盖于Ｐ型欧姆接触层表面和入射光窗口底部。本实用新型专利技术减薄了高浓度掺杂层的Ｐ↑［＋］型半导体中的死层，并使单位时间内耗尽区内的光生电子一空穴对数目得以增加，使得检测器的响应度得以提高。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种光电检测器件，具体涉及一种用于提高响应度的硅光 电检测器。 背景4支术光电检测器件用于将光信号转变成电信号，这类器件应用非常广泛。光电 检测器由于体积小、噪声低、响应速度快、光谱响应性能好等特点，近年来得到了迅速的发展，广泛用于DVD、 CD"ROM等的光学读取，以及光电检测系统、光 纤通信领域，同时在军事上也得到广泛的应用。早期的光电检测器以PN光电检测器为代表，但由于PN光电检测器的耗尽区 窄，对光的吸收效率低，因此存在响应速度慢，暗电流大，光电转换效率低的 缺点。为克服PN光电检测器不足之处，目前在PN光电检测器的PN结的P型和N型 半导体之间加入非掺杂本征层I，构成一种PIN光电检测器。当有光照时，并且 PIN光电二极管反向偏压加大到某一定值时，整个非掺杂^t层I成为私^区。 PIN光电检测器的耗尽区得到拓宽，不仅利于光辐射的吸收，提高了量子效率， 也明显地减小了结电容，使电路的时间常数减小，从而减小了器件的响应时间。 但对于目前国内多数厂家生产的光电检测器的，在650咖处的响应度都较低，一 般的响应度在O. 3A/W左右，这些检测器对于目前响应度要求较高的DVD及塑料光 纤通信领域不能适用。对于上述PIN结构的光电检测器，其响应度较低的原因是由于其P+层和 N+层都为高浓度掺杂层，高浓度的摻杂工艺使得P+层内的晶格受到破坏，因此， 为高浓度掺杂的P+层内存在死层。当入射光照在高浓度摻杂的P+层时，由于死 层中存在着大量的填隙原子、位错和缺陷，因此死层会使电子一空穴对扩散长 度被大大缩短，高浓度掺杂的P+层所产生的电子一空穴对因扩散长度短而很快 被复合，只有很少的光生电子一空穴对能够进入^区，导致最终形成的光生电^4艮小，从而造成PIN光电检测器对短波光的响应度低。
技术实现思路
本技术为解决上述技术问题，提供了一种硅光电检测器，它减薄了高 浓;l摻杂层的P+型半导体中的死层，并使单位时间内耗尽区内的光生电子一空 穴对数目得以增加，使得检测器的响应度得以提高。本技术的目的是这样来实现的 一种硅光电检测器，包括下部的^层、 中部的非掺杂W层、上部含有P+型浓硼扩散层的硼扩散区，N+层的下表面设置 有N型欧姆接触层，非掺杂^fiL层上端设有绝缘层，绝缘层上设置有与所述P+ 型浓硼扩M接触的P型欧if接触层，绝缘层上具有一个通过光刻形成的入射 光窗口，硼扩散区位于该入射窗口的下方，非掺杂本征层位于矿层与硼扩散区 之间，所述硼扩散区还包含有一P型淡硼扩散层，该P型淡硼扩散层位于非摻 杂^E层与P+型浓邻扩散层之间，P+型浓邻扩散层的厚度小于P型淡硼扩散层的 厚度。采用了上述方案，由于硼扩散区含有P+型浓硼扩散层以及P型淡硼扩散层， 硼扩散区在总体厚度不变的情况下，由含有F型浓硼扩散层以及P型淡硼扩散 层共同组成，当光束照射在P+PIN结上，除了 P+型浓硼扩散层和非掺杂本征层会 有电子一空穴对产生外，P型淡硼扩散层中的也会有光生电子一空穴对产生；又 由于硼扩散区的面积小于非掺杂^t层的面积，P+型浓硼扩散层的厚度小于P型 淡硼扩散层的厚度，硼扩散区中的P+型浓硼扩散层相应被减薄，P+型浓硼扩^b^ 中所含的死层随P+型浓硼扩散层减薄而减薄，因此，光生电子一空穴对复合的 机率大大降低，使得单位时间内光生电子一空穴对的数目得以增加。当对PTIN 结加上反向偏置电压后，在电场的作用下，硼扩散区的少数载流子在耗尽区中 的扩散长度增加，因此，单位时间内在电场作用下在^区内漂移的电子一空 穴对数目大大增加。当光束入射到P+PIN结后，检測器中半导体的原子被激发出电子一空穴对， 电子一空穴对在内电场的作用下，其中的电子将向N+层漂移，而空穴将向P+型 浓硼扩散层以及P型淡硼扩散层漂移，由于浓硼扩散层中含有的死层被减薄、电子一空穴对在耗尽区中不至于4艮快被复合，电子一空穴对的漂移长度将大大增加，因此，以使得单位时间内耗尽区中的电子一空穴对数目比普通PIN光电 检测器的数目增多，当加上反向偏置电压后，从而使得形成的光电流增强，因 此，本专利技术的光电检测器响应度相应得到提高。附图说明图1为本技术的硅光电检测器的一种优选实施例结构示意图； 图2为本本技术的硅光电检测器中各层掺杂浓度曲线颁布图； 图3为硅的吸收系数与波长的关系示意图； 图4为本技术的硅光电检测器响应度测试电路示意图； 图5为本技术的硅光电检测器响应度随波长变化的曲线图； 图6为分析本技术的硅光电检测器响应U的高频小信号等效电路。具体实施方式参照图l，本技术的硅光电检测器包括下部的N+层2、中部的非摻杂本 征层3、上部含有P+型浓硼扩散层5的硼扩散区。其中，N+层2的下表面设置有 N型欧姆接触层l，用于连接电源的正极，N型欧姆接触层l采用'践射铝的方法 形成 非掺杂;^i层3上端设有绝缘层7，绝缘层上设置有与所述P+型浓硼扩散 层5接触的P型欧姆接触层6，用于与电源的负极连接，P型欧姆接触层同样采 用溅射铝的方法形成。绝缘层上具有一个通过光刻形成的入射光窗口 8，以使光 束能较入射到PTIN结上。P型欧姆接触层表面与入射光窗口底部均覆盖一层钝 化薄膜9，通过钝化薄膜可以保护P卞IN结。硼扩散区位于入射光窗口 8的下方， 非掺杂>^￡层3位于N+层2与硼扩散区之间，硼扩散区的面积小于非掺杂;^iE 层的面积。硼扩散区还包含一 P型淡硼扩散4层，硼扩散区的P+型浓邻扩散层5 以及P型淡硼扩散层4，分别>^射光窗口 8进行硼离子扩散形成，其中硼扩散 区的P+型浓硼扩散层5硼离子扩散(摻杂)浓度为1 x 10"cnf3 ~ 1 x 1029 cnr3; P 型淡邻扩散层4的扩散浓度为1 x 10" cm—3 ~ 1 x 1018 cm—3 (如图2所示)。P+型浓 硼扩散层的厚度小于P型淡硼扩散层的厚度，其中P+型浓硼扩散层的厚度为0.1 jum， P型淡硼扩散层的厚度为0.5jnm。 P型淡硼扩散层位于非掺杂;^E层与P+型浓硼扩M之间。参照图3，对于上述结构的硅光电检测器，P型淡硼扩散层4和W层2之间 的间距W就决定了非掺杂本征层3的厚度，入射光的强度与光的吸收系数成反 比，相对于某种材料光存在一个吸收长度L，而L约为吸收系数"的倒数，即L 1/ ，由于光的吸收主要发生在耗^区，而私^区主要集中在^层中，所以 为了让光得到充分的吸收，可以认为W的厚度要大于厶 一于入射光的波长为 650mn而言，a 5xl03cm_1，吸收长度L効2jLim，所以^要大于2pm，这样可 以保证大部分光可被吸收，而且W的增大，相应地增大了器件的击穿电压，减 少了#区的电容，提高了频率特性。但是W的厚度不能过大，W的增大，增大 了栽流子的漂移时间，会对器件的响应速度降低。因此在保证电容和击穿的情 况下，使/r达到一定宽度，IT应大于2jLim，并且实际上应大于^W"6jLim)小于 50 nm，这样可以同时兼顾响应速度和光谞响应度。本技术的硅光电检测器采用N型硅材料作衬底，在顶层上设置绝缘层7， 并光刻一个入射光窗O 8,该窗口同时作为硼的扩散窗口，并进行两次硼离子扩 散(可以根据时间的长短来控制两次扩本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硅光电检测器，包括下部的Ｎ↑［＋］层、中部的非掺杂本征层、上部含有Ｐ↑［＋］型浓硼扩散层的硼扩散区，Ｎ↑［＋］层的下表面设置有Ｎ型欧姆接触层，非掺杂本征层上端设有绝缘层，绝缘层上设置有与所述Ｐ↑［＋］型浓硼扩散层接触的Ｐ型欧姆接触层，绝缘层上具有一个通过光刻形成的入射光窗口，硼扩散区位于该入射窗口的下方，非掺杂本征层位于Ｎ↑［＋］层与硼扩散区之间，其特征在于：所述硼扩散区还包含有一Ｐ型淡硼扩散层，该Ｐ型淡硼扩散层位于非掺杂本征层与Ｐ↑［＋］型浓硼扩散层之间，所述硼扩散区的面积小于非掺杂本征层的面积，Ｐ↑［＋］型浓硼扩散层的厚度小于Ｐ型淡硼扩散层的厚度，一钝化薄膜层覆盖于Ｐ型欧姆接触层表面和入射光窗口底部。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘银松，孔谋夫，林聚承，张仁富，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]
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