横向PIN结构Ge量子点近红外探测器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种横向PIN结构Ge量子点近红外探测器，该探测器包括衬底和设于衬底上的多层Ge量子点，多层Ge量子点上光刻有p+叉指注入区和n+叉指注入区，两叉指注入区均包括间隔并排的多个叉指条型区和与所有叉指条型区相连通的叉指连接区，p+叉指注入区与n+叉指注入区的叉指条型区间隔交叉设置，p+叉指注入区内设有p+叉指条和p+叉指连接部，n+叉指注入区内设有n+叉指条和n+叉指连接部，多层Ge量子点上设有SiO2薄膜，SiO2薄膜上开设有两电极引线孔，两电极引线孔内分别设有与p+叉指连接部、n+叉指连接部相接触的金属电极并向外引出。该探测器的光生载流子输运效率高，提高了探测器的光响应度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及近红外探测器制作
，特别是一种横向PIN结构Ge量子点近红外探测器。
技术介绍
在目前光纤通信使用的单模光纤中，使用最多的是I. 31 μ m和I. 55 μ m这两个近红外波段。Si是信息领域最重要的半导体材料，在微电子领域已获得了巨大的发展。但是由于Si是间接带隙，且带隙较大(室温下4=1. 12eV)，导致其存在着对近红外光吸收系数低、吸收长度长，对I. Iym以上波长没有响应等诸多问题。这些特性限制了其在光纤通信领域的应用。通过在Si基上生长Ge量子点能够拓宽其响应波段，从而制作能应用于光纤通信领域的近红外探测器。目前见诸报道的Si基Ge量子点近红外探测器主要有纵向PIN 结构Ge量子点探测器、共振腔增强型(RCE)PIN结构Ge量子点探测器、波导型Ge量子点探测器、异质结光敏晶体管(HPT型)Ge量子点探测器。上述的这些Ge量子点探测器都具有一个共同特点，就是Ge量子点吸收红外光后产生的光生载流子是在纵向(跟衬底垂直)上进行输运的，简称为纵向探测器。但是对于纵向量子点探测器而言，由于多层量子点在垂直方向上表现出耦合特性，即表面的量子点倾向于直接生长在埋层岛的正上方，从而使生长的量子点是纵向对齐的。当光生载流子在纵向上进行输运时，很容易被相邻量子点俘获和散射，输运效率大大降低，光响应度不高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种横向PIN结构Ge量子点近红外探测器，该探测器的光生载流子输运效率高，提高了探测器的光响应度。本技术的目的是这样实现的一种横向PIN结构Ge量子点近红外探测器，其特征在于包括衬底和设于衬底上的多层Ge量子点，在所述多层Ge量子点上光刻有P+叉指注入区和n+叉指注入区，所述P+叉指注入区和n+叉指注入区均包括间隔并排的多个叉指条型区和设于叉指条型区一端且与所有叉指条型区相连通的叉指连接区，所述P+叉指注入区的叉指条型区与n+叉指注入区的叉指条型区间隔交叉设置，所述P+叉指注入区内注入有P+叉指条和P+叉指连接部，所述n+叉指注入区内注入有n+叉指条和n+叉指连接部，所述多层Ge量子点上设有一层SiO2薄膜，所述SiO2薄膜正对于P+叉指连接部和n+叉指连接部的位置上分别开设有一电极引线孔，所述两电极引线孔内分别设有与所述P+叉指连接部、n+叉指连接部相接触的金属电极并向外引出。本技术的有益效果是跟已有的纵向结构Ge量子点探测器相比，本技术的光生载流子在横向上进行输运，减少了其受其它量子点的势垒散射或被其它量子点俘获的几率，提高了光生载流子的输运效率，从而提高探测器的光响应度。此外，本技术横向PIN结构的Ge量子点探测器的两个电极位于同一个平面，在工艺上更有利于集成。本产品可以用作光纤通信领域的光电探测器，具有广阔的市场应用前景。附图说明图图图图图图图图图图Ia是本技术实施例的结构俯视图(SiO2薄膜、金属电极未示出)。 Ib是本技术实施例的结构剖视图。2是本技术实施例的SOI衬底和多层Ge量子点示意图。3a是本技术实施例的一制作中间过程的结构示意图。3b是本技术实施例的一制作中间过程的结构示意图。3c是本技术实施例的一制作中间过程的结构示意图。3d是本技术实施例的一制作中间过程的结构示意图。3e是本技术实施例的一制作中间过程的结构示意图。3f是本技术实施例的一制作中间过程的结构示意图。3g是本技术实施例的一制作中间过程的结构示意图。具体实施方式本技术横向PIN结构Ge量子点近红外探测器，如图la、lb所示，包括衬底和设于衬底上的多层Ge量子点，在所述多层Ge量子点上光刻有P+叉指注入区和η.叉指注入区，所述P+叉指注入区和η+叉指注入区均包括间隔并排的多个叉指条型区和设于叉指条型区一端且与所有叉指条型区相连通的叉指连接区，所述P+叉指注入区的叉指条型区与η+叉指注入区的叉指条型区间隔交叉设置，所述P+叉指注入区内注入有P+叉指条和P+叉指连接部，所述η+叉指注入区内注入有η+叉指条和η+叉指连接部，所述多层Ge量子点上设有一层SiO2薄膜，所述SiO2薄膜正对于P+叉指连接部和η+叉指连接部的位置上分别开设有一电极引线孔，所述两电极引线孔内分别设有与所述P+叉指连接部、η+叉指连接部相接触的金属电极并向外引出。上述衬底为SOI衬底，所述SOI衬底包括由下而上设置的Si基底、埋层SiO2和顶层Si膜。上述P+叉指注入区和η+叉指注入区向下贯通整个多层Ge量子点和顶层Si膜直至所述埋层SiO2上侧面。上述P+叉指条和P+叉指连接部由硼离子注入形成。上述η+叉指条和η+叉指连接部由磷离子注入形成。上述的，其特征在于首先，在 SOI衬底上生长多层Ge量子点材料，然后按如下步骤进行横向PIN结构Ge量子点探测器的制作(I)在多层Ge量子点材料上进行光刻，并用RIE刻蚀至SOI衬底的埋层SiO2处， 形成探测器所在的台面及对准标记；(2)在多层Ge量子点材料上光刻形成P+叉指注入区，非注入区用光刻胶挡住；(3)在P+叉指注入区中注入硼离子，形成P+叉指条和P+叉指连接部；然后，氧烘去胶；(4)在多层Ge量子点材料上光刻形成η+叉指注入区，非注入区用光刻胶挡住；(5)在11+叉指注入区中注入磷离子，形成η+叉指条和η+叉指连接部；然后，氧烘去胶；(6)在多层Ge量子点材料上生长SiO2薄膜，目标厚度为400nm ；(7)在SiO2薄膜上进行光刻，并用HF溶液刻蚀出电极引线孔；(8)在SiO2薄膜上派射一 Al金属层，目标厚度为Iym;(9)在Al金属层上进行光刻，并用H3PO4溶液刻蚀出Al电极；(10)合金，形成电极金属与高掺杂硅之间的欧姆接触；获得最终的横向PIN结构 Ge量子点探测器样品。以下结合附图对本技术作进一步的详细说明。本技术横向PIN结构Ge量子点探测器的具体制作工艺流程如下I、外延生长采用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)或分子束外延(MBE)等方法生长如图2 所示多层Ge量子点材料。为了获得更好的暗电流特性，我们采用了 SOI (Silicon on Insulator)作为衬底。2、横向PIN探测器的流水制作生长完量子点材料后，就要进行横向PIN探测器的流水制作。工艺流程示意图如图3a 3g所示，为了使表达更加简单清楚，示意图做了一些简化(I)图中只给出了叉指结构中的一对p-n结。(2)图中的“衬底”指的是SOI衬底中的基底和埋层SiO2这两个部分， 而SOI衬底中的顶层Si膜则包含在了图中的“量子点材料”。具体步骤如下(I)第一步光刻并用RIE刻蚀至SOI的埋层SiO2处，形成探测器所在的台面及对准标记。这步光刻有两个目的，一是形成探测器所在的台面，这样可以更好地对器件进行隔离，二是刻蚀出对准标记，供后步工艺光刻对准使用。但是要注意的是，这里所讲的台面和纵向探测器工艺流水过程中的台面意义是不一样的。这里的台面主要是为了对探测器单元有个更好的隔离作用(尤其对于SOI衬底而言，由于埋层SiO2的隔离作用，每个探测器单元相当于一个孤立的“小岛”，能有效地减小暗电流)，但是两个电极还是在同一个平面内的， 不存在电极“爬台阶”的问题，对横向PI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏榕山，何明华，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：实用新型
国别省市：