[發明專利]一種光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202010522969.0
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111628035A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 杜建華;李超;羅超;強朝輝;關峰;王治
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L31/105
• 分類號: H01L31/105;H01L31/0216;H01L31/0336;H01L31/20
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陶麗;曲鵬

一種光電探測器及其制備方法，該光電探測器包括由寬禁帶氧化物半導體材料與非晶硅材料形成的半導體異質結，且寬禁帶氧化物半導體材料與非晶硅材料的結界面設置有阻擋層，該阻擋層用于阻擋寬禁帶氧化物半導體材料中的元素向非晶硅材料擴散。本申請通過采用由寬禁帶氧化物半導體材料與非晶硅材料形成的半導體異質結結構，在300納米至650納米的波長范圍內，都有較高的光吸收和電流轉化效率，量子效率高；同時，通過在結界面中加入阻擋層結構，使得光電探測器在較大偏壓與較高溫度下的暗電流能保持穩定，探測準確性、穩定性遠高于非晶硅同質結PIN；并且制備工藝與現有TFT背板兼容，具有制作成本低、易于工藝實現、生產效率高和良品率高等優點。

技術領域

本申請實施例涉及但不限于半導體光電子器件技術領域，尤其涉及一種光電探測器及其制備方法。

背景技術

近年來，顯示裝置被制作成集成光電探測器以實現各種功能，例如：光感測、生物信息檢測和人機交互等。非晶硅作為常見的光電吸收轉換材料常用于制備非晶硅同質結PIN(Positive Intrinsic Negative)型薄膜光電探測器，其制備流程與薄膜晶體管(ThinFilm Transistor，TFT)工藝兼容性好，集成的TFT+PIN可以用于光學指紋識別等。

由于非晶硅材料在500納米(nanometer，nm)至600納米的可見光范圍內有較強的量子效率，因此，使用該波段進行探測。通常的探測器件在環境中工作時，除了光源反射后的被檢測光以外，環境中的可見光也會被檢測到，但是，環境中的可見光相當于噪聲，它會降低探測的準確度，從而導致需要多次探測來提高準確度，降低了探測效率。

發明內容

本申請實施例提供了一種光電探測器及其制備方法，能夠提高光電探測器的探測準確度和探測效率。

本申請實施例提供了一種光電探測器，包括由寬禁帶氧化物半導體材料與非晶硅材料形成的半導體異質結，且所述寬禁帶氧化物半導體材料與非晶硅材料的結界面設置有阻擋層，所述阻擋層用于阻擋寬禁帶氧化物半導體材料中的元素向非晶硅材料擴散。

在一些可能的實現方式中，所述半導體異質結包括：P型層、本征層和N型層，其中：所述P型層為P型非晶硅層，所述本征層為本征非晶硅層；所述N型層為N型寬禁帶氧化物半導體層；所述阻擋層設置在所述本征層和N型層之間。

在一些可能的實現方式中，所述光電探測器還包括襯底、底電極、橫向電極、保護層和頂電極，其中：所述襯底、底電極、P型層、本征層、阻擋層、N型層、橫向電極和頂電極從下至上依次層疊設置；所述保護層覆蓋所述半導體異質結以及所述橫向電極的第一側面和第二側面，所述第一側面和所述第二側面相對且垂直于襯底與底電極連接的表面。

在一些可能的實現方式中，所述保護層還覆蓋所述橫向電極遠離所述襯底的表面；所述保護層設有第一通孔，所述頂電極通過所述第一通孔和所述橫向電極連接。

在一些可能的實現方式中，所述光電探測器還包括平坦層，所述平坦層覆蓋所述保護層的第三側面和第四側面，所述第三側面和第四側面相對且平行于所述第一側面和第二側面。

在一些可能的實現方式中，所述保護層還覆蓋所述橫向電極遠離所述襯底的表面；所述平坦層還覆蓋所述保護層遠離所述襯底的表面；所述保護層設有第一通孔，所述平坦層設有第二通孔，所述第一通孔和第二通孔貫通，所述頂電極通過所述第一通孔和第二通孔與所述橫向電極連接。

在一些可能的實現方式中，所述寬禁帶氧化物半導體材料包括以下任意一種：銦鎵鋅氧化物IGZO、氧化鋅ZnO、二氧化鈦TiO2、銦鎵鋅Y氧化物IGZYO和銦鎵鋅X氧化物IGZXO，其中，X和Y表示摻雜錫，且X和Y摻雜的比例不同。