基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器制备方法，包括：1)利用背照式CMOS工艺形成Si衬底；2)获得单层或多层石墨烯；3)将所述单层石墨烯转移到步骤1)的Si衬底上。本发明专利技术的石墨烯红外探测器的背照式CMOS制备工艺使电气组件与光线分离，避免了金属布线层对光的吸收、反射，从而获得更高的量子效率，实现更高质量的成像。采用石墨烯作为吸光的材料，因其极高的载流子迁移率及对红外波段的宽谱吸收，使得本发明专利技术所述石墨烯红外光探测器具有极快的响应速度和全波段的响应带宽。有极快的响应速度和全波段的响应带宽。有极快的响应速度和全波段的响应带宽。

【技术实现步骤摘要】
基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器及制备方法


[0001]本专利技术涉及光电探测
，涉及光电探测器结构，尤其涉及一种基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]CMOS作为数字影像领域一种低成本的感光元件技术而衍生出来，当前市面上数码产品，其感光元件大部分是CMOS。CMOS制造工艺被应用于制作数码影像器材的感光元件，是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再通过芯片内部的模/数转换器(A/D)将获得的影像讯号转变为数字信号输出。对于感光元件部分，最初采用的前照式CMOS工艺（FSI）按照半导体制造流程而设计，对像素单元而言，光是从芯片前面的金属布线之间进入，然后再聚焦在感光区域的光电二极管上。对于较大的像素，FSI的性能可以满足要求。因为像素单元的光学堆叠高度与像素面积之比不大，感光面积也相对可以保证。同时FSI制造工艺简单，成本低、良率高。
[0003]但专利技术人发现现有技术至少存在如下技术问题：随着像素单元尺寸的不断缩小，填充因子小、光学路径长、多层金属布线会使得入射光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器，包括硅衬底层（2）、支撑衬底（12）、CMOS前端工艺制作的晶体管及金属互连层以及TSV通孔（13）；所述CMOS前端工艺制作的晶体管和金属互联层设置于键合起来的硅衬底层（2）和支撑衬底（12）之间；所述CMOS前端工艺制作的晶体管包括设置于硅衬底层（2）底面的硅阱（3），所述硅阱（3）上设置有源区（4）和漏区（5），所述源区（4）和漏区（5）之间设置有栅极（6），所述源区（4）、漏区（5）及栅极（6）的表面沉积有缓冲隔离层（7）；所述缓冲隔离层（7）表面沉积有硼磷硅玻璃层（8），所述硼磷硅玻璃层（8）下方沉积有金属绝缘体材料层，所述硼磷硅玻璃层（8）和金属绝缘体材料层内分布有所述金属互联层；所述金属互联层包括若干层内部填充有金属材料的接触通孔（9），最上面的两个接触通孔（9）内的金属材料分别与漏区（4）和源区（5）连接，相邻两层接触通孔（9）通过金属铝层（10）连接；所述TSV通孔（13）从上至下贯穿于所述硅衬底层（2）、硅阱（3）、缓冲隔离层（7）、硼磷硅玻璃层（8）后至金属铝层（10）表面，所述TSV通孔（13）表面沉积有第二钝化层（14）。2.根据权利要求1所述的基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器，其特征在于：所述硅衬底层（2）上位于所述硅阱（3）的边缘设有隔离沟槽（1）。3.根据权利要求1所述的基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器，其特征在于：所述支撑衬底层（12）和金属绝缘体材料层之间设有第一钝化层（11）。4.根据权利要求1所述的基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器，其特征在于：所述硅衬底层（2）顶部设有石墨烯层（15），所述石墨烯层（15）上蒸镀有顶电极（16）。5.一种基于背照式CMOS工艺的石墨烯红外探测器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）对硅衬底进行清洁以去除表面颗粒和氧化物杂质，在其上通过光刻和感应耦合等离子体刻蚀技术做出隔离沟槽，然后进行炉衬氧化处理防止沉积的离子进入晶体管区域，最后进行对隔离沟槽进行填充和化学机械磨平以去除多余氧化物；2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王肖沐，刘媛，王军转，施毅，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：