[發明專利]一種熱敏型探測器結構及其集成方法

在審

• 申請號: 202110260904.8
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113517360A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 亨利·H·阿達姆松;戚璇;焦斌斌;王桂磊
• 申請（專利權）人: 廣東省大灣區集成電路與系統應用研究院
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/105;H01L31/18;G01J5/20
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 史晶晶

本發明涉及一種熱敏型探測器結構及其集成方法。一種熱敏型探測器結構包括：具有讀出電路結構的襯底，在所述襯底上依次堆疊有介質層、P型摻雜鍺層、本征層和N型摻雜鍺層；其中，所述介質層內部具有空腔結構，所述本征層為Ge層。本發明具有P?I?N懸掛中空結構，光被吸收后可在中空結構中反射到P?I?N結構中，相比傳統探測器光的吸收率顯著提升。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，特別涉及一種熱敏型探測器結構及其集成方法。

背景技術

熱敏型探測器是利用紅外輻射照射物體產生的熱效應原理探測的器件。這種材料也被稱為熱敏電阻，其電導率隨著紅外光子的吸收而變化。在光子的情況下，當紅外光子發光時，電子通過價帶到導帶的躍遷而獲得。由于光子原理，這種探測器的成像在短波紅外波段提供高分辨率，但也吸收較長的紅外波長。對紅外光的吸收率影響直接影響探測器的靈敏度和探測速率等性能。現有的熱敏型探測器受紅外光的吸收率低的限制，性能不足。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種熱敏型探測器結構，該探測器具有P-I-N懸掛中空結構，光被吸收后可在中空結構中反射到P-I-N結構中，相比傳統探測器光的吸收率顯著提升。

本發明的另一目的在于提供上述熱敏型探測器結構的集成方法，該方法利用無定形硅在P-I-N堆疊結構的下方形成空腔，可以利用光吸收后在空腔內的反射提高光的吸收率，從而改善熱敏型探測器的電性能。

為了實現以上目的，本發明提供了以下技術方案。

一種熱敏型探測器結構，包括：

具有讀出電路結構的襯底，在所述襯底上依次堆疊有介質層、P型摻雜鍺層、本征層和N型摻雜鍺層；

其中，所述介質層內部具有空腔結構，所述本征層為Ge層；

一種熱敏型探測器結構的集成方法，包括：

提供支撐襯底：提供具有讀出電路結構的支撐襯底；

改造支撐襯底：在所述支撐襯底靠近所述讀出電路結構的表面依次堆疊形成第一介質層、無定形硅層；對所述無定形硅層進行光刻和刻蝕，使其僅覆蓋所述第一介質層的部分表面，然后沉積第二介質層，所述第二介質層和所述第一介質層接壤并將所述無定形硅層包裹；

提供犧牲襯底：所述犧牲襯底由背襯底、本征層和P型摻雜鍺層依次堆疊而成，并且所述本征層為Ge層；

鍵合：在沉積所述第二介質層后，分別以所述支撐襯底中所述讀出電路結構、所述P型摻雜鍺層為鍵合面，將所述支撐襯底和所述犧牲襯底鍵合；

鍵合后工藝：

去除所述背襯底；在所述本征層的表面形成N型摻雜鍺層；

刻蝕去除所述無定形硅層，使所述第二介質層和所述第一介質層之間形成空腔結構。

與現有技術相比，本發明達到了以下技術效果。

(1)本發明利用無定形硅在P-I-N堆疊結構的下方形成空腔，可以利用光吸收后在空腔內的反射提高光的吸收率，從而改善熱敏型探測器的電性能。

(2)本發明將還制作出部分探測器結構的襯底鍵合在讀出電路結構襯底中，簡化了集成流程，提高了集成度，有利于降低系統尺寸、提高系統性能(減小了互連線長度)等。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。

圖1為本發明提供的一種探測器集成結構的示意圖；

圖2至圖9為實施例1提供的探測器集成方法中各步驟得到的結構示意圖。