[發明專利]一種紅外探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010771103.3
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112071924B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 楊為家;邱晨;吳質樸;何畏
• 申請（專利權）人: 深圳市奧倫德元器件有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/0216;H01L31/0224;H01L31/0352;H01L31/02;H01L31/109;H01L31/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 孫浩

本發明公開了一種紅外探測器及其制備方法，包括：第一電極；Si基紅外探測器，所述Si基紅外探測器與所述第一電極連接；Si?GeSi?Ge納米柱，述Si?GeSi?Ge納米柱與所述Si基紅外探測器連接；第二電極，所述第二電極與所述Si?GeSi?Ge納米柱連接。所述Ge殼層具有較強的金屬屬性，可以與金屬電極形成良好的界面接觸，提高器件的光生載流子的提取效率；與此同時，可以使整個外加的偏壓電場分布得更加均勻，有利于縮短光生載流子的遷移路徑。Si?GeSi?Ge納米柱可以起到減反膜的作用，同時其量子效應可以幫助提高對光的吸收效率。Si與Ge可以形成良好的異質結，提高對光的吸收效率。

技術領域

本發明涉及傳感器加工領域，特別涉及一種紅外探測器及其制備方法。

背景技術

Si基光電二極管(PD)、雪崩型光電二極管(APD)具有成本低、工藝較為成熟等優點，在紅外探測領域得到了廣泛的應用，是目前紅外探測器的主流之一。然而，受限于材料和器件結構的原因，紅外探測器的效率比較低，難以滿足對深度紅外檢測的需求。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種紅外探測器及其制備方法，提高器件的光生載流子的提取效率，縮短光生載流子的遷移路徑，提高對光的吸收效率。

本發明還提出一種具有上述的優點的紅外探測器制備方法。

根據本發明第一方面實施例的紅外探測器，包括：第一電極；Si基紅外探測器，所述Si基紅外探測器與所述第一電極連接；Si-GeSi-Ge納米柱，所述Si-GeSi-Ge納米柱包括Ge殼層和GeSi中間層，所述Si-GeSi-Ge納米柱與所述Si基紅外探測器連接；第二電極，所述第二電極與所述Si-GeSi-Ge納米柱連接。

根據本發明實施例的紅外探測器，至少具有如下有益效果：所述第一電極是背電極，所述第二電極的形狀是環形，所述Ge殼層具有較強的金屬屬性，可以與金屬電極形成良好的界面接觸，提高器件的光生載流子的提取效率；與此同時，可以使整個外加的偏壓電場分布得更加均勻，有利于縮短光生載流子的遷移路徑。Si-GeSi-Ge納米柱可以起到減反膜的作用，同時其量子效應可以幫助提高對光的吸收效率。Si與Ge可以形成良好的異質結，提高對光的吸收效率。

根據本發明的一些實施例，所述Si-GeSi-Ge納米柱的形狀為圓形或者六邊形，其直徑為50-800nm，相鄰所述Si-GeSi-Ge納米柱之間的中心間距為150-1600nm，所述Si-GeSi-Ge納米柱的高度為50-500nm；所述Ge殼層的厚度5-50nm，所述GeSi中間層的厚度為1-5nm。所述Ge殼層具有較強的金屬屬性，可以與金屬電極形成良好的界面接觸，提高器件的光生載流子的提取效率；與此同時，所述Ge殼層使整個外加的偏壓電場分布得更加均勻，有利于縮短光生載流子的遷移路徑。所述Si-GeSi-Ge納米柱具有減反膜的作用，所述Si-GeSi-Ge納米柱的量子效應提高對光的吸收效率。

根據本發明的一些實施例，所述Si-GeSi-Ge納米柱還包括異質結，所述異質結位于Si與Ge之間。所述異質結提高對光的吸收效率。

根據本發明第二方面實施例的一種紅外探測器的制備方法，包括步驟：旋涂光刻膠，在Si基紅外探測器上用旋涂儀在紅外光入射面均勻旋涂一層光刻膠；曝光，使用光刻機進行曝光顯影；濕法刻蝕，采用腐蝕溶液進行刻蝕，獲得Si納米柱陣列；清洗，去除所述光刻膠，清洗所述腐蝕溶液；Ge膜制備，使用鍍膜機在所述Si納米柱陣列上蒸鍍Ge薄膜；分步退火，包括晶化和滲入；蒸鍍電極：分別在背面和正面蒸鍍電極，并進行合金化，獲得Si-GeSi-Ge納米柱增強紅外探測器。