[發明專利]降低微結構硅基光電探測器表面缺陷的方法及光電探測器

有效

• 申請號: 201811482242.3
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109585607B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 王延超;王稞;楊海貴;王笑夷;高勁松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 吳乃壯

本發明涉及光電探測技術領域，具體公開一種降低微結構硅基光電探測器表面缺陷的方法。本發明的方法包括表面沾污去除，探測器微結構表面處理過程，探測器表面沾污去除，器件退火過程等步驟。本發明的方法在降低缺陷的同時，對于微結構硅基光電探測器件表面的微結構和超飽和摻雜層的功能型沒有降低，甚至對于微結構形貌特征還有一定的改善作用，進一步降低了微結構硅基光電探測器表面微結構的粗糙程度，從而使微結構硅基光電探測器件擁有更好的性能，每個步驟都可以于現有的CMOS工藝相集成，擁有非常廣泛的適用性和應用潛力。

技術領域

本發明涉及光電探測技術領域，特別涉及一種降低微結構硅基光電探測器表面缺陷的方法及光電探測器。

背景技術

引入表面微結構已經作為一種技術被成功應用在硅基探測器的紅外波段響應增強上，其中通過飛秒激光在特殊氣氛環境下輻照樣品表面形成表面微結構的方法是一種非常有效的近紅外的微結構技術，在特殊氣氛中飛秒激光輻照樣品表面形成微結構，在硅表面形成大量尖錐狀表面微結構，同時獲得超飽和摻雜層，微結構形貌和超飽和摻雜層對于硅探測器在近紅外波段的響應特性提升有良好的效果，但是飛秒激光輻照樣品表面制備獲得的微結構過程中在硅樣品帶來部分缺陷，這些缺陷影響了硅基探測器的性能，如暗電流，載流子壽命等等。

對于半導體材料的缺陷處理方式一直是半導體材料領域的重要問題，其缺陷情況嚴重的影響著半導體材料的性能特征，然而對于新型微結構硅基光電材料的此類缺陷抑制方法較少，如何控制良好不損傷微結構形貌以及超飽和摻雜層實現缺陷的抑制和去除有著重要意義。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的缺陷，提供一種降低微結構硅基光電探測器表面缺陷的方法，該方法能夠有效的降低飛秒激光加工過程中引入的缺陷，同時實現對于微結構形貌特征以及超飽和摻雜層的保存，進而實現光電探測器的性能提升。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種降低微結構硅基光電探測器表面缺陷的方法，所述微結構硅基光電探測器經過飛秒激光輻照，所述方法包括步驟：S1、將所述微結構硅基光電探測器至于化學清洗劑中，加熱處理，洗凈；S2、用功能溶劑去除洗凈后的微結構硅基光電探測器表面的氧化層；S3、對微結構硅基光電探測器進行反應離子刻蝕處理；S4、采用化學清洗劑清洗反應離子刻蝕處理后的微結構硅基光電探測器；S5、對微結構硅基光電探測器進行退火處理。

優選的，所述功能溶劑為氫氟酸緩蝕劑試劑或氫氟酸稀釋劑；所述化學清洗劑為98％濃度的H₂SO₄與30％濃度的H₂O₂的混合溶液，所述H₂SO₄與H₂O₂的體積比為1：(2～4)。

優選的，所述步驟S1中，加熱處理包括加熱至60～80℃，并保溫10～20min；所述洗凈包括用去離子水沖洗干凈。

優選的，所述用功能溶劑去除洗凈后的微結構硅基光電探測器表面的氧化層的時間為5s～20s。

優選的，所述反應離子刻蝕處理的條件包括通入反應氣體，通入反應氣體的流量為30sccm～80sccm；所述反應離子刻蝕處理的離子源功率為30W～70W；所述反應離子刻蝕處理的時間為30s～240s。

優選的，所述反應氣體為氟基刻蝕氣體；所述反應氣體選自NF₃或SF₆中的至少一種。

優選的，所述用化學清洗劑清洗反應離子刻蝕處理后的微結構硅基光電探測器的時間為5s～20s。

優選的，所述退火處理的溫度為400℃～800℃；所述退火處理的時間為10min～60min。