[發明專利]一種黑硅MSM結構光電探測器及其制備方法無效

申請號：	201010249481.1	申請日：	2010-08-10
公開（公告）號：	CN101969080A	公開（公告）日：	2011-02-09
發明（設計）人：	蔣亞東;趙國棟;吳志明;李偉;姜晶;張安元;郭正宇	申請（專利權）人：	電子科技大學
主分類號：	H01L31/101	分類號：	H01L31/101;H01L31/0248;H01L31/18
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 msm 結構光電探測器及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及光電探測器技術領域，具體涉及一種黑硅MSM光電探測器及其制備方法。

背景技術

硅是重要的半導體材料，也是目前微電子集成電路工藝的主要材料，在超大規模集成電路方面發揮著極為重要的作用。如果利用硅作為基本材料，采用成熟的標準集成電路工藝制作光電器件和光電集成電路，將相比其他化合物光電器件具有很大的優勢，但是目前硅基光電探測器件的研究仍然沒有很大的突破性進展。光波入射到硅光電器件表面，被反射的光能量有30％左右，所以硅MSM-PD的響應度只有0.2A/W左右，量子效率也很低，在0.34左右。因此靈敏度低仍是硅基MSM-PD需要解決的關鍵問題。

黑硅是一種硅片表面微結構層。該種微結構層的存在，能夠顯著地提高硅材料光電性能，所以成為近年來的研究熱點。對于硅表面微結構的制備，可采用多種方法，包括電化學方法、反應離子刻蝕和激光化學等方法。其中利用激光化學來制備黑硅材料不僅可以在硅片表面得到規則的微針狀陣列，提高了材料的吸收系數，并且還引入了高摻雜量的雜質，拓寬了材料的光吸收范圍，顯示了黑硅材料在光電子領域廣闊的應用前景。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種黑硅MSM光電探測器及其制備方法，該器件具有寬的光譜響應范圍和較高的響應度，可以用以對紫外、可見或者近紅外光探測。

本發明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種黑硅MSM光電探測器，包括單晶硅襯底，其特征在于，在所述單晶硅襯底表面設置有作為光敏區的黑硅薄膜層，在所述黑硅薄膜層設有叉指電極，叉指電極下方設有勢壘層，在沒有設置叉指電極的區域設置有鈍化層。

按照本發明所提供的黑硅MSM光電探測器，其特征在于，所述叉指電極的下方設置有勢壘層，所述勢壘層a-Si:H薄膜，厚度為30～100nm。

按照本發明所提供的黑硅MSM光電探測器，其特征在于，單晶硅襯底材料為(100)或(110)或(111)面單晶硅；叉指電極為Al薄膜層或Cr/Au薄膜層或透明導電薄膜ITO層，叉指電極的寬度和間距分別為3～10μm和5～15μm，叉指電極厚度為50～100nm；鈍化層為Si₃N₄或SiO₂，厚度為50～100nm。

按照本發明所提供的黑硅MSM光電探測器，其特征在于，設置叉指電極的區域的橫截面形狀為U型結構。

按照本發明所提供的黑硅MSM光電探測器，其特征在于，設置叉指電極的區域的橫截面形狀為平板型結構。

按照本發明所提供的黑硅MSM光電探測器，其特征在于，設置叉指電極的區域的橫截面形狀槽型結構。

一種黑硅MSM光電探測器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

①制備黑硅薄膜層：在單晶硅襯底上通過離子注入法注入摻雜材料，，制備表面微結構；

②在黑硅薄膜層表面旋涂上一層光刻膠，并采用特定叉指電極掩膜圖形對光刻膠圖形化；

③將已經圖形化的基片浸入堿腐蝕液中進行腐蝕，去除圖形上未被保護的黑硅薄膜層；

④采用套刻工藝再次制備叉指電極圖形；

⑤沉積勢壘層；

⑥然后沉積電極材料層，并圖形化成叉指電極形狀；

⑦沉積鈍化層；

⑧沉積鈍化層后整個器件在200～1000℃熱處理20～40分鐘。