[發明專利]紅外增強型硅基光電探測器

在審

• 申請號: 202011395096.8
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112582495A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 陳全勝;張明;王濤;賀琪
• 申請（專利權）人: 無錫中微晶園電子有限公司
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0216;H01L31/0232;H01L31/18
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本申請提供了一種紅外增強型硅基光電探測器，涉及硅基光電探測器技術領域，所述紅外增強型硅基光電探測器包括：正面減反射膜、pn結、正面金屬電極、背面全反射結構、背面反射層和背面金屬電極。解決了紅外光不易吸收引起的硅基光電探測器響應低的難題，達到了可以增強紅外波長的光學吸收的效果。

技術領域

本發明涉及紅外增強型硅基光電探測器，屬于硅基光電探測器技術領域。

背景技術

光電探測器是一種將光信號轉化為電信號的探測器件，被廣泛的應用于光纖通訊系統、成像系統等領域。目前硅基光電探測器的探測波長范圍為400 nm~1000 nm，主要是因為硅材料的帶隙在1.12 eV，波長大于1000 nm的很難被硅所吸收，從而導致硅基光電探測器很難在大于1000nm處實現較好的光電轉換。InGaAs常被用于紅外的光電探測器，但是InGaAs具有材料價值昂貴、熱機械性能差、晶體質量差且不易與現有微電子工藝兼容等缺點，因此對于紅外硅基光電探測器的研究一直是光電探測器的研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種紅外增強型硅基光電探測器，用于解決現有技術中存在的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

根據第一方面，本發明實施例提供了一種紅外增強型硅基光電探測器，所述紅外增強型硅基光電探測器包括：正面減反射膜、pn結、正面金屬電極、背面全反射結構、背面反射層和背面金屬電極。

可選的，所述的背面全反射結構包含有第一傾斜面和第二傾斜面，所述第一傾斜面和所述第二傾斜面為平面、上凸和/或下凹的表面。

可選的，所述第一傾斜面與水平面的夾角為9°~40°，所述第二傾斜面與水平面的夾角為45°~90°。

可選的，所述第一傾斜面與水平面的夾角為15°~35°，所述第二傾斜面與水平面的夾角為65°~85°。

可選的，所述第一傾斜面與水平面的夾角為9°~15°，所述第二傾斜面與水平面的夾角為45°~90°。

可選的，所述背面反射層和背面金屬電極為同一層。

可選的，所述背面反射層為氧化硅、氮化硅、氧化鈦、氧化鋁和氧化鉿中的一種或多種的疊層結構。

可選的，所述背面反射層為兩種不同介質層進行堆疊組成的布拉格光柵結構。

可選的，所述布拉格光柵中兩種介質材料疊層的層數大于等于5層。

可選的，所述背面反射層和背面全反射結構結合被用于包括雪崩光電二極管、光電二極管、光電三極管或者太陽能電池的光電器件中。

紅外增強型硅基光電探測器通過在硅片背面采用反射層和全反射結構，從而改變光線的傳播行徑，使得背面的反射光線傳播到正面時發生全反射，同時全反射的光線到達背面后仍能夠發生全反射，最終實現光線完全困在硅片內部，直到光的能量被硅所吸收。解決了紅外光不易吸收引起的硅基光電探測器響應低的難題，達到了可以增強紅外波長的光學吸收的效果。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1為本發明的紅外增強型硅基光電探測器示意圖；

圖2為實施例1的紅外增強型硅基光電探測器的吸收率結果；

圖3為光線傳播示意圖；

圖4為對比例1的硅基光電探測器示意圖；

圖5為對比例1~3的硅基光電探測器的吸收率結果；

圖6為實施例2~3的硅基光電探測器的吸收率結果；

圖7為實施例4的硅基光電探測器的吸收率結果；