本发明专利技术实施例公开了一种制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法，包括：提供硅衬底材料；在硅衬底材料上形成周期性槽状结构，获得红外吸收增强层；在红外吸收增强层上形成势垒增强层；在势垒增强层上形成电极层。本发明专利技术的实施例中，红外吸收增强层包括周期性槽状结构，可以有效提高红外波段吸收，并且在电极与吸收增强层之间增加了势垒增强层，可以有效增加势垒层高度，从而降低暗电流以及抑制噪声。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外光电探测器领域，尤其是涉及一种制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法及其光电探测器。
技术介绍
晶体硅是一种易提纯、易掺杂、耐高温的优良材料，在半导体行业中具有非常广泛的应用。但同时娃材料本身也存在很多缺陷，如晶体娃表面对可见-红外光的反射很高，而且由于本身禁带宽度的限制，晶体硅不能吸收波长大于IlOOnm的光波。因此当入射光波波长大于IlOOnm时,娃基探测器对光的吸收率和响应率大幅降低。 目前在探测上一般使用锗、砷化镓铟等材料。但这些材料的价格较为昂贵、热力学性能和晶体质量较差并且不能与现有的成熟的硅工艺兼容，这些特性都限制了其在硅基器件基础上的应用。采用硅材料来制备红外波段光电器件可以有效减少对此类材料的应用，克服这类材料工艺复杂、造价昂贵、含有铅、汞等有毒物质的缺点。因此，增强硅材料吸收波段仍然是目前热门的研究。为了减少晶体硅表面对红外波段的反射，增加吸收效率，人们采用了许多实验方法和技术，最常采用的是光刻技术、反应离子束刻蚀、电化学腐蚀等。这些技术都能在一定程度上改变晶体硅表面及近表面形貌，达到减少硅表面反射，加强红外吸收的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种有效提高红外波段吸收的制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法及其硅基增强红外吸收光电探测器。本专利技术的目的之一是提供一种工艺简单、可重复性以及兼容性强、适于大规模生产采用的提高红外波段吸收的制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法。本专利技术实施例公开的技术方案包括 一种制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法，其特征在于，包括提供硅衬底材料；在所述硅衬底材料上形成周期性槽状结构，获得红外吸收增强层；在所述红外吸收增强层上形成势垒增强层；在所述势垒增强层上形成电极层。进一步地，所述在所述硅衬底材料上形成周期性槽状结构包括在所述硅衬底材料上沉积形成掩膜层，所述掩膜层形成与所述周期性槽状结构的图案互补的图案；刻蚀所述硅衬底材料的未被所述掩膜层覆盖的部分，从而在所述硅衬底材料上形成所述周期性槽状结构；去除所述掩膜层。进一步地，其中刻蚀所述硅衬底材料的未被所述掩膜层覆盖的部分包括用反应离子刻蚀法、离子选择注入辅助化学刻蚀法或者化学刻蚀法刻蚀所述硅衬底材料的未被所述掩膜层覆盖的部分。进一步地，所述周期性槽状结构的槽宽和/或周期与红外波段光波波长相近或成比例。进一步地，所述在所述红外吸收增强层上形成势垒增强层包括在所述红外吸收增强层上沉积二氧化硅层或者氮化硅层。进一步地，在所述势垒增强层上形成电极层包括在所述势垒增强层上形成预定图案的电极层；刻蚀去除所述势垒增强层的未被所述电极层覆盖的部分。本专利技术的实施例还提供了一种硅基增强红外吸收光电探测器，其特征在于，包括硅衬底材料；红外吸收增强层，所述红外吸收增强层形成在所述硅衬底材料上，并且包括周期性槽状结构；势垒增强层，所述势垒增强层形成在所述红外吸收增强层上；电极层，所述电极层形成在所述势垒增强层上。 进一步地，所述周期性槽状结构的槽宽和/或周期与红外波段光波波长相近或成比例。进一步地，所述势垒增强层为二氧化硅层或者氮化硅层。进一步地，所述势垒增强层和所述电极层形成预定图案。本专利技术的实施例中，红外吸收增强层包括周期性槽状结构，可以有效提高红外波段吸收，并且在电极与吸收增强层之间增加了势垒增强层，可以有效增加势垒层高度，从而降低暗电流以及抑制噪声。附图说明图I是本专利技术一个实施例的制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法的流程示意图。图2是本专利技术一个实施例的红外吸收增强层的横截面的示意图。图3是本专利技术一个实施例的硅基增强红外吸收光电探测器的横截面的示意图。图4是本专利技术另一个实施例的硅基增强红外吸收光电探测器的俯视示意图。具体实施例方式如图I所示，本专利技术的一个实施例中，一种制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法包括步骤10、步骤12、步骤14和步骤16。步骤10 :提供硅衬底材料。本专利技术的实施例的方法中，制造的光电探测器是硅基的，因此，本实施例中，首先获得硅衬底材料。该硅衬底材料可以是任何适合类型的硅衬底材料。例如，一个实施例中，硅衬底材料可以是磷扩散掺杂的N型硅衬底材料。当然，本领域技术人员可以理解，根据实际情况的选择，也可以是任何其它适合类型的硅衬底材料。步骤12 :在硅衬底材料上形成红外吸收增强层。获得了硅衬底材料后，在步骤12中，可以在该硅衬底材料上形成增强红外光吸收的结构，例如，可以在硅衬底材料上形成周期性槽状结构，即成周期地分布在硅衬底材料上的微槽结构，从而在硅衬底材料上形成红外吸收增强层。本专利技术的实施例中，该周期性槽状结构可以是在硅衬底材料上形成(排列成)适当的图案，只要这些图案呈周期性排布或者分布即可。该周期性槽状结构的横截面可以是矩形、三角形等多种形状。例如，图2为本专利技术一个实施例的红外吸收增强层的横截面的示意图。如图2所示，在硅衬底材料5上形成了周期性槽状结构6，此实例中，槽状结构的横截面为矩形。本专利技术的实施例中，该周期性槽状结构的深度、槽宽(即该周期性槽状结构在衬底材料的表面上的宽度)和/或周期(即该周期性槽状结构在衬底材料的表面上分布的周期，例如邻近的周期性槽状结构之间的距离等等)可以是与红外波段光波波长相近或者成比例的，以增强对红外光的吸收。这里，与红外波段光波波长“相近”是指与红外波段光波的波长相等或者只有较小的偏差。 例如，本专利技术的一个实施例中，周期性槽状结构的深度、槽宽和/或周期可以为1-2微米。本专利技术的实施例中，可以使用任何适合的方法在硅衬底材料上形成该周期性槽状 结构。例如，一个实施例中，可以首先在硅衬底材料上沉积形成掩膜层，该掩膜层形成与该周期性槽状结构的图案互补的图案；然后刻蚀硅衬底材料的未被该掩膜层覆盖的部分至预定深度，从而在硅衬底材料上形成许多槽状结构。由于掩膜层是形成了与周期性槽状结构的图案互补的图案，因此刻蚀之后，这些槽状结构即排列形成相应的图案。这里，“周期性槽状结构的图案”是指预期的这些槽状结构在硅衬底材料上排列形成的图案。本专利技术的实施例中，在上述过程中使用掩膜层刻蚀硅衬底材料的未被掩膜层覆盖的部分时，可以使用多种刻蚀方法，例如，反应离子刻蚀法、离子选择注入辅助化学刻蚀法或者化学刻蚀法等等。例如，一个实施例中，使用反应离子刻蚀法进行刻蚀。此时，将形成了掩膜层的硅衬底材料置于已抽真空的反应腔内，通入反应气体。其中反应气体可以选择氧基(O2)、氟基(SF6，CF4, CHF3等)、氯基(Cl2等)以及溴基(HBr等)气体，例如可以选择HBr/He、Cl2/02、CF4/O2> SF6/Ar, Cl2/Ar, SiCl4/Ar等多种气体组合。刻蚀气体的选择以及详细参数设置可以视所采用的反应离子刻蚀设备以及对将制造的光电探测器的具体要求而确定。例如，一个实施例中，具体的反应离子刻蚀的步骤和工艺参数包括经过清洗的带掩膜层的N型硅衬底材料放入已抽至真空的反应腔内，同时通入SF6和C4F8气体，在等离子体下两种气体与硅同时发生化学反应，侧壁钝化和刻蚀同时进行，通过这二者的化学平衡来实现陡直平滑刻蚀。具体工艺条件为SF6 87cm3/ min、C4F8 :200 cm3/ min、He :10cm3/ min,总压力412Pa (帕斯卡)，时间30 m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造硅基增强红外吸收光电探测器的方法，其特征在于，包括：提供硅衬底材料；在所述硅衬底材料上形成周期性槽状结构，获得红外吸收增强层；在所述红外吸收增强层上形成势垒增强层；在所述势垒增强层上形成电极层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李世彬，张鹏，蒋亚东，吴志明，李伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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