一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，该方法包括选取二氧化硅片，对二氧化硅片依次进行超声清洗处理和烘干处理；基于真空环境下，对二氧化硅片进行蒸镀处理，生成铝金属层；在铝金属层上表面沉积硅外延层，并通过光刻工艺与离子注入法对硅外延层进行处理，生成不同掺杂的硅外延层和二氧化硅圆柱阵列；通过光刻工艺与镀膜工艺制备金微纳结构阵列，制备具有亚波长结构蓝光探测芯片。本发明专利技术的制作方法集成度高，可批量生产，并且该制作方法所得的蓝光探测芯片具有较高的量子效率和波长选择性。本发明专利技术作为一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，可广泛应用于光电技术领域。于光电技术领域。于光电技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法


[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法。

技术介绍

[0002]可见光通信(VLC)技术是指利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。该通信技术耗能低，绿色环保，安全性高等特点，VLC系统主要由信号调制编码、光源发射、光源传输、光信号接收、和信号解调等部分组成，其中将光信号转换成电信号的接收端是VLC系统的重要环节之一，接收器性能的好坏也会直接影响整个系统的优劣。传统的VLC接收系统是由光学部分和电学部分组成，其中光学部分包括接收端光学天线、滤波片和探测芯片。光学天线主要实现对发射光的光束整形，使得光线精确地向接收系统发射。滤波片的作用主要是去除杂散光以及无加载信号的其他波段可见光。探测芯片是接收系统的主要部分，作用就是将光信号转换成电信号。目前商用可见光探测器的光谱响应范围在320nm
‑
730nm，灵敏度波峰在560nm左右，但是，承载信号的可见光是单色光，其他可见光就都成了干扰光，而探测器的响应波长范围大，就会使探测器的噪声增加，继而探测器的性能也会受到干扰，所以，在探测芯片前通常要附加一个滤波片，滤波片虽然可以滤掉大部分的干扰光和杂散光，但是根据滤波片过滤光的程度会使得入射光的光强发生变化，滤波片滤光效果好，入射光光强会随之减弱，同样会使得探测器的性能降低，现有的方案并没有解决实际的问题，导致蓝光的吸收效率不理想。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，通过该制备方法制作的具有亚波长结构蓝光探测芯片能够在过滤大部分杂光的同时提高对蓝光的吸收效率。
[0004]为实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案包括以下步骤：
[0005]S1、选取二氧化硅片，对二氧化硅片依次进行超声清洗处理和烘干处理；
[0006]S2、基于真空环境下，对二氧化硅片进行蒸镀处理，生成铝金属层；
[0007]S3、在铝金属层上表面沉积硅层，并通过光刻工艺与离子注入法对硅层进行处理，生成不同掺杂的硅外延层和二氧化硅圆柱阵列；
[0008]S4、通过光刻工艺与镀膜工艺制备金微纳结构阵列，制备具有亚波长结构蓝光探测芯片。
[0009]进一步，所述二氧化硅片的厚度为0.5μm～50μm。
[0010]进一步，所述选取二氧化硅片，对二氧化硅片依次进行超声清洗处理和烘干处理这一步骤，其具体包括：
[0011]S11、选取二氧化硅片，通过清洗液对二氧化硅片进行超声清洗处理，得到清洗后
的二氧化硅片；
[0012]S12、通过氮气对清洗后的二氧化硅片进行吹干处理，得到吹干后的二氧化硅片；
[0013]S13、将吹干后的二氧化硅片放入真空烘箱进行烘干处理。
[0014]进一步，所述铝金属层厚度为10nm～500nm。
[0015]进一步，所述在铝金属层上表面沉积硅层，并通过光刻工艺与离子注入法对硅层进行处理，生成不同掺杂的硅外延层和二氧化硅圆柱阵列这一步骤，其具体包括：
[0016]S31、在沉积炉内，通过离子体增强化学的气相沉积法在铝金属层上表面沉积硅层；
[0017]S32、通过光刻工艺与离子注入法对硅外延层进行处理，生成不同掺杂的硅外延层和二氧化硅圆柱阵列。
[0018]进一步，所述硅层包括p
+
型硅外延层、p型硅外延层、i型本征硅外延层、n
+
型硅外延层和n型硅外延层中的几种组合而成，所述硅外延层的组合方向包括垂直方向和水平方向，所述硅层的厚度为1μm～10μm。
[0019]进一步，所述硅外延层组合方向为水平方向时，还包括对铝金属层利用光刻工艺旋涂保护层，并进行硅烷热分解处理在铝金属层表面沉积绝缘二氧化硅层，处理后再去除保护层。
[0020]进一步，所述二氧化硅圆柱阵列的厚度为1μm～10μm，半径为50nm～300nm，周期为300nm～500nm。
[0021]进一步，所述镀膜工艺包括蒸发镀膜、磁控溅射和电铸方法。
[0022]进一步，所述金微纳结构包括柱形、环形和条形，所述金微纳结构阵列的周期为20nm～800nm，柱形半径为5nm～100nm，环形内环半径为2nm～100nm，环形外环半径为5nm～400nm，条形的宽度为5nm～100nm，条形的长度为300nm～500nm。
[0023]本专利技术方法的有益效果是：本专利技术的制作方法是通过将微光电子机械系统(MOEMS)工艺与等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、磁控溅射、蒸发镀膜等工艺相结合，MOEMS工艺的批量化和高集成度的特点可以使二氧化硅柱阵列与金微纳结构阵列具有较好的均匀性和一致性，同时集成制备既适合大批量阵列的制作又可以提高工作效率，本专利技术通过离子注入法在硅层内部制备二氧化硅圆柱阵列，通过改变二氧化硅柱阵列的参数，提高探测芯片对入射可见光的反射效率和对可见光波段的选择性，进一步通过蒸镀方法在硅层上表面制备金微纳结构阵列，提高对入射可见光中蓝光的吸收效率，能够在过滤大部分杂光的同时不增加探测器系统的体积。
附图说明
[0024]图1是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法流程图；
[0025]图2是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法中硅层沿垂直方向排列的纵向剖面图；
[0026]图3是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法中硅层沿水平方向排列的纵向剖面图；
[0027]图4是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片中硅外延层沿垂直方向(p
+
→
p
→
p
+
→
p
→
n
+
)排列的制作工艺流程图；
[0028]图5是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片中硅外延层沿垂直方向(n
+
→
n
→
n
+
→
n
→
p
+
)排列的制作工艺流程图；
[0029]图6是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片中硅外延层沿垂直方向(n
+
→
i
→
p
+
)排列的制作工艺流程图；
[0030]图7是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片中硅外延层沿水平方向(n
+
→
n
→
n
+
→
n
→
p
+
)排列的制作工艺流程图；
[0031]图8是本专利技术一种具有亚波长结构蓝光探测芯片中硅外延层沿水平方向(n
+
→
i
→
p
+
)排列的制作工艺流程图。
[0032]附图标记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选取二氧化硅片，对二氧化硅片依次进行超声清洗处理和烘干处理；S2、基于真空环境下，对二氧化硅片进行蒸镀处理，生成铝金属层；S3、在铝金属层上表面沉积硅层，并通过光刻工艺与离子注入法对硅层进行处理，生成不同掺杂的硅外延层和二氧化硅圆柱阵列；S4、通过光刻工艺与镀膜工艺制备金微纳结构阵列，制备具有亚波长结构蓝光探测芯片。2.根据权利要求1所述一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅片的厚度为0.5μm～50μm。3.根据权利要求2所述一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，其特征在于，所述选取二氧化硅片，对二氧化硅片依次进行超声清洗处理和烘干处理这一步骤，其具体包括：S11、选取二氧化硅片，通过清洗液对二氧化硅片进行超声清洗处理，得到清洗后的二氧化硅片；S12、通过氮气对清洗后的二氧化硅片进行吹干处理，得到吹干后的二氧化硅片；S13、将吹干后的二氧化硅片放入真空烘箱进行烘干处理。4.根据权利要求1所述一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，其特征在于，所述铝金属层厚度为10nm～500nm。5.根据权利要求1所述一种具有亚波长结构蓝光探测芯片的制备方法，其特征在于，所述在铝金属层上表面沉积硅层，并通过光刻工艺与离子注入法对硅层进行处理，生成不同掺杂的硅外延层和二氧化硅圆柱阵列这一步骤，其具体包括：S31、在沉积炉内，通过离子体增强化学的气相沉积法在铝金属层上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丹，张军，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：