專(zhuān)利名稱(chēng)：一種室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及Si光電子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器 的制備方法。
背景技術(shù)：
從器件結(jié)構(gòu)來(lái)看，硅光電探測(cè)器主要有ρ型-本征-η型(pin)和雪崩兩種器件結(jié) 構(gòu)[1]。pin結(jié)構(gòu)的器件簡(jiǎn)單，光電響應(yīng)在1A/W，由于偏置電壓低而可與集成電路連接；雪崩 器件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，盡管其光電響應(yīng)在100A/W左右，但由于必須采用100 200V高壓， 因此只能用于分立器件。從探測(cè)機(jī)理來(lái)分光電探測(cè)器的類(lèi)型可分為光電導(dǎo)和光伏兩種類(lèi)型[2]。光電導(dǎo)型探 測(cè)器是材料中價(jià)帶電子被探測(cè)光子激發(fā)到導(dǎo)帶、成為自由電子，而自由電子的聚集增加了 材料電導(dǎo)率，并進(jìn)一步增加了一定偏壓下的電流，從而探測(cè)到光信號(hào)；光伏型探測(cè)器則是通 過(guò)Pn結(jié)將光生電子_空穴對(duì)分開(kāi)，并在外加偏壓下形成光電流，從而探測(cè)到光信號(hào)。這兩 種類(lèi)型都涉及到Si禁帶1. 12eV,能量低于1. 12eV (波長(zhǎng)大于1. 1 μ m)的光子則無(wú)法探測(cè)。 想要用Si探測(cè)能量低于1. 12eV的紅外光，必須采用Si在低溫下的光電導(dǎo)特性，這給實(shí)際 使用帶來(lái)了極大的困難。1959年Fan和RamdaS[1]報(bào)道經(jīng)離子輻照的硅能在禁帶中的形成深能級(jí)，這種深 能級(jí)能對(duì)波長(zhǎng)達(dá)4000nm的紅外光產(chǎn)生光吸收和光電流，經(jīng)快中子幅照的硅在1800nm和 3900nm有兩個(gè)明顯的吸收峰，其中1800nm吸收峰可以延伸至1550nm產(chǎn)生光吸收。從此以 后，開(kāi)展了大量的離子注入實(shí)驗(yàn)研究，經(jīng)典半導(dǎo)體物理的教科書(shū)中都附有Si中雜質(zhì)深能級(jí)衣 。2001年Marzur在超快激光與Si表面作用的研究中首次制備出了表面微米級(jí)晶錐 結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以廣譜減反太陽(yáng)光，并且它的硫摻雜層可以寬譜吸收太陽(yáng)光[3]。用其制備 的Si探測(cè)器，其室溫下紅外光電響應(yīng)拓展到1300nm。本發(fā)明將激光輻照改為離子注入，從而具有了三大特點(diǎn)1)小偏置電壓下獲得類(lèi) 似雪崩的超大光電響應(yīng)，2)在室溫下將探測(cè)信號(hào)向紅外拓展，3)表面整潔，適合微電子工 藝加工。參考文獻(xiàn)[1]Fan H Y, Ramdas A K, Infrared Absorption and Photoconductivity inlrradiated Silicon.Journal of Applied Physics,30 1127-1134(1959).[2]劉恩科、朱秉升、羅晉升，《半導(dǎo)體物理學(xué)》(第6版)，電子工業(yè)出版社，2003. 8[3]C. ffu, et.al. ,"Near-unity below-band-gap absorption by micro-structured silicon，，，Applied Physics Letters, 78 (13) 1850-52 (2001).
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方 法，以提高硅探測(cè)器的光電響應(yīng)，即提高靈敏度，并使探測(cè)范圍向紅外光區(qū)域拓展。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，該方法是在η型Si襯底迎光面制備 具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型Si層，在該重?fù)诫sη型Si層上制備透明導(dǎo)電膜，再在該透明 導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極；在η型Si襯底背面或迎光面制備肖特基電極 作為第二電極，或者在η型Si襯底背面或迎光面形成ρ型Si區(qū)域，再在該ρ型Si區(qū)域上 制備歐姆接觸P電極作為第二電極。上述方案中，所述第一電極和第二電極分別在Si襯底的迎光面和背面，該方法具 體包括采用離子注入、或激光摻雜或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底迎光面摻入VI族元 素，形成具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型Si層；采用高溫退火處理，激活Si基片中雜質(zhì)；在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜；在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極；在η型Si襯底背面制備肖特基電極作為第二電極，或通過(guò)ρ型摻雜在η型Si襯 底背面形成P型Si區(qū)域，再在該P(yáng)型Si區(qū)域上制備歐姆接觸P電極作為第二電極。上述方案中，所述第一電極和第二電極同在Si襯底的迎光面，該方法具體包括采用離子注入、或激光摻雜或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底迎光面摻入VI族元 素，形成具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型Si層；采用高溫退火處理，激活Si基片中雜質(zhì)；采用離子刻蝕或濕法腐蝕的方法，將器件探測(cè)面以外的重?fù)诫sη型區(qū)域去除；在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜；在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極；在η型Si襯底迎光面η型Si區(qū)域制備肖特基電極作為第二電極，或通過(guò)P型摻 雜在η型Si襯底迎光面形成ρ型Si區(qū)域，再在該ρ型Si區(qū)域上制備歐姆接觸ρ電極作為
第二電極。上述方案中，所述離子刻蝕，采用誘導(dǎo)耦合等離子刻蝕ICP設(shè)備對(duì)掩模下Si表層 進(jìn)行刻蝕。上述方案中，所述濕法腐蝕，是采用KOH+異丙醇+去離子水的混合溶液對(duì)Si表面 進(jìn)行腐蝕。上述方案中，所述離子注入，是通過(guò)離子注入設(shè)備質(zhì)譜儀將離化元素分離出來(lái)，再 經(jīng)過(guò)縱向高壓加速、橫向偏壓掃描，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱 向上的非平衡態(tài)摻雜。上述方案中，所述激光摻雜，是雜質(zhì)氣氛中通過(guò)激光掃描Si表面，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì) 元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱向上的非平衡態(tài)摻雜。上述方案中，所述熱擴(kuò)散，是通過(guò)高溫均勻加熱爐體中的Si片，同時(shí)雜質(zhì)氣氛勻 速進(jìn)入，從而使雜質(zhì)元素?fù)饺隨i片表層，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱向上的平衡態(tài)摻雜。上述方案中，所述VI族元素是指硫S、或硒Se、或碲Te。上述方案中，所述高溫退火處理，是在300至1000攝氏度對(duì)摻雜后的Si表面加熱 1至60分鐘，激活Si中VI族元素，增強(qiáng)摻雜后Si的導(dǎo)電特性，并通過(guò)時(shí)間和溫度控制雜質(zhì) 擴(kuò)散的距離。上述方案中，所述在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜，是通過(guò)高真空設(shè)備沉 積銦錫氧化物ITO薄膜，通過(guò)厚度50至200nm來(lái)控制可見(jiàn)光和近紅外波段的透過(guò)率。上述方案中，所述在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極，是在銦錫 氧化物ITO薄膜上，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法，制備金屬電極鋁Al、鉻Cr、金Au、 鎢W、鈦Ti、鈀Pd或銀Ag。上述方案中，所述制備肖特基電極作為第二電極，是在η型Si區(qū)域采用電阻熱蒸 發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法，制備金屬電極鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd或銀Ag。上述方案中，所述ρ型摻雜，是采用離子注入或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底背面 或迎光面摻雜硼B(yǎng)元素，并經(jīng)高溫退火激活，形成ρ型Si區(qū)域。上述方案中，所述歐姆接觸ρ電極作為第二電極，是在P型Si區(qū)域，采用電阻熱蒸 發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法制備金屬電極鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd或銀Ag。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、利用本發(fā)明，可以在小偏置電壓下獲得類(lèi)似雪崩的超大光電響應(yīng)，從而大大提 高Si光電探測(cè)器的靈敏度和應(yīng)用范圍；2、利用本發(fā)明，可以在室溫下將Si光電探測(cè)器的探測(cè)波長(zhǎng)向紅外拓展；3、利用本發(fā)明，可以避免飛秒激光加工中的晶錐形成，保持Si表面整潔，適合光 電子器件工藝的加工，從而為陣列制備和芯片加工打下基礎(chǔ)。
圖1是本發(fā)明提供的制備室溫下高光響應(yīng)硅探測(cè)器的方法流程圖。圖2是本發(fā)明制備的第一電極在Si襯底迎光面、第二電極在背光面且為肖特基的 高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的結(jié)構(gòu)圖(a)和能帶圖(b)。圖3是本發(fā)明制備的第一電極在Si襯底迎光面、第二電極在背光面且具備pn結(jié) 的高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的結(jié)構(gòu)圖(a)和能帶圖(b)。圖4是本發(fā)明制備的第一和第二電極都在Si襯底迎光面、且第二電極為肖特基的 高光電響應(yīng)硅探測(cè)器結(jié)構(gòu)的側(cè)剖圖(a)和俯視圖(b)，以及器件結(jié)構(gòu)能帶圖(C)。圖5是本發(fā)明制備的第一和第二電極都在Si襯底迎光面、且具備pn結(jié)的高光電 響應(yīng)硅探測(cè)器結(jié)構(gòu)的側(cè)剖圖(a)和俯視圖(b)，以及器件結(jié)構(gòu)能帶圖(C)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明是基于雜質(zhì)光吸收和光生載流子輸出實(shí)現(xiàn)的。其中，雜質(zhì)光吸收是由于晶 體硅摻雜后在Si禁帶中引入深能級(jí)，因此形成了三級(jí)或多級(jí)光吸收。光生載流子輸出是由于該深能級(jí)密度的增加，可以形成深能級(jí)子帶，將深能級(jí)子帶直接與電極相連，則可以輸出 深能級(jí)子帶上的光生載流子?；谏鲜鰧?shí)現(xiàn)原理，本發(fā)明提供了一種制備室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的方法流 程圖，該方法是在η型Si襯底迎光面制備具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型(n+) Si層，在該重 摻雜η型Si層上制備透明導(dǎo)電膜，再在該透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電 極；在η型Si襯底背面或迎光面制備肖特基電極作為第二電極，或者在η型Si襯底背面或 迎光面形成P型Si區(qū)域，再在該ρ型Si區(qū)域上制備歐姆接觸ρ電極作為第二電極。當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極分別在Si襯底的迎光面和背面，該方法具體包括采用離子注入、或激光摻雜或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底迎光面摻入VI族元 素，形成具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型Si層；采用高溫退火處理，激活Si基片中雜質(zhì)；在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜；在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極；在η型Si襯底背而制備肖特基電極作為第二電極，或通過(guò)ρ型摻雜在η型Si襯 底背面形成P型Si區(qū)域，再在該P(yáng)型Si區(qū)域上制備歐姆接觸P電極作為第二電極。當(dāng)?shù)谝浑姌O和第二電極同在Si襯底的迎光面，該方法具體包括采用離子注入、或激光摻雜或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底迎光面摻入VI族元 素，形成具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型Si層；采用高溫退火處理，激活Si基片中雜質(zhì)；采用離子刻蝕或濕法腐蝕的方法，將器件探測(cè)面以外的重?fù)诫sη型區(qū)域去除；在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜；在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極；在η型Si襯底迎光面η型Si區(qū)域制備肖特基電極作為第二電極，或通過(guò)P型摻 雜在η型Si襯底迎光面形成ρ型Si區(qū)域，再在該ρ型Si區(qū)域上制備歐姆接觸ρ電極作為
第二電極。其中，所述離子刻蝕，采用誘導(dǎo)耦合等離子刻蝕ICP設(shè)備對(duì)掩模下Si表層進(jìn)行刻 蝕；所述濕法腐蝕，是采用KOH+異丙醇+去離子水的混合溶液對(duì)Si表面進(jìn)行腐蝕。所述離子注入，是通過(guò)離子注入設(shè)備質(zhì)譜儀將離化元素分離出來(lái)，再經(jīng)過(guò)縱向高 壓加速、橫向偏壓掃描，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱向上的非平 衡態(tài)摻雜；所述激光摻雜，是雜質(zhì)氣氛中通過(guò)激光掃描Si表面，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表 層橫向上的均勻分布、在縱向上的非平衡態(tài)摻雜；所述熱擴(kuò)散，是通過(guò)高溫均勻加熱爐體中 的Si片，同時(shí)雜質(zhì)氣氛勻速進(jìn)入，從而使雜質(zhì)元素?fù)饺隨i片表層，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si 表層橫向上的均勻分布、在縱向上的平衡態(tài)摻雜；所述VI族元素是指硫S、或硒Se、或碲 Te0所述高溫退火處理，是在300至1000攝氏度對(duì)摻雜后的Si表面加熱1至60分鐘， 激活Si中VI族元素，增強(qiáng)摻雜后Si的導(dǎo)電特性，并通過(guò)時(shí)間和溫度控制雜質(zhì)擴(kuò)散的距離。所述在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜，是通過(guò)高真空設(shè)備沉積銦錫氧化物 ITO薄膜，通過(guò)厚度50至200nm來(lái)控制可見(jiàn)光和近紅外波段的透過(guò)率。所述在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極，是在銦錫氧化物ITO薄膜上，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法，制備鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd、銀Ag 等金屬電極。所述制備肖特基電極作為第二電極，是在η型Si區(qū)域，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束 蒸發(fā)的方法，制備鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd、銀Ag等金屬電極。所述ρ型摻雜，是采用離子注入或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si區(qū)域摻雜硼B(yǎng)元素，并 經(jīng)高溫退火激活，形成P型區(qū)。所述歐姆接觸ρ電極作為第二電極，是在ρ型Si區(qū)域，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束 蒸發(fā)的方法制備鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd、銀Ag等金屬電極。實(shí)施例通過(guò)離子注入設(shè)備質(zhì)譜儀將離化元素分離出來(lái)，再經(jīng)過(guò)縱向高壓加速、橫向偏壓 掃描，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱向上的非平衡態(tài)摻雜?；蛘咄ㄟ^(guò)激光掃描雜質(zhì)氣氛中Si表面，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均 勻分布、在縱向上的非平衡態(tài)摻雜。或者通過(guò)高溫均勻加熱爐體中的Si片，同時(shí)雜質(zhì)氣氛勻速進(jìn)入，從而使雜質(zhì)元素 摻入Si片表層，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱向上的平衡態(tài)摻雜。上述摻雜雜質(zhì)為硫S、或硒Se、或碲Te。在300至1000攝氏度對(duì)摻雜后的Si進(jìn)行高溫退火處理1至60分鐘，激活Si中 VI族元素，增強(qiáng)摻雜后Si的導(dǎo)電特性，并通過(guò)時(shí)間和溫度控制雜質(zhì)擴(kuò)散的距離。 通過(guò)高真空設(shè)備沉積透明導(dǎo)電膜氧化物TCO膜，主要是銦錫氧化物ITO薄膜，通過(guò) 厚度50至200nm來(lái)控制可見(jiàn)光和近紅外波段的透過(guò)率。在銦錫氧化物ITO薄膜上，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法，制備鋁Al、鉻 Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd、銀Ag等金屬的歐姆接觸η電極。在η型Si區(qū)域，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法，制備鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢 W、鈦Ti、鈀Pd、銀Ag等金屬的肖特基電極。采用離子注入或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si區(qū)域摻雜硼B(yǎng)元素，并經(jīng)高溫退火激活， 形成P型區(qū)。在ρ型Si區(qū)域，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法制備鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢 W、鈦Ti、鈀Pd、銀Ag等金屬的歐姆接觸P電極。采用誘導(dǎo)耦合等離子刻蝕ICP設(shè)備對(duì)掩模下Si表層進(jìn)行干法刻蝕。采用KOH+異丙醇+去離子水的混合溶液對(duì)Si表面進(jìn)行濕法腐蝕。采用離子注入或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si區(qū)域摻雜硼B(yǎng)元素，并經(jīng)高溫退火激活， 形成P型摻雜區(qū)。在ρ型Si區(qū)域，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法制備鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢 W、鈦Ti、鈀Pd、銀Ag等金屬的歐姆接觸P電極。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，該方法是在n型Si襯底迎光面制備具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sn型Si層，在該重?fù)诫sn型Si層上制備透明導(dǎo)電膜，再在該透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸n電極作為第一電極；在n型Si襯底背面或迎光面制備肖特基電極作為第二電極，或者在n型Si襯底背面或迎光面形成p型Si區(qū)域，再在該p型Si區(qū)域上制備歐姆接觸p電極作為第二電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述 第一電極和第二電極分別在Si襯底的迎光面和背面，該方法具體包括采用離子注入、或激光摻雜或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底迎光面摻入VI族元素，形 成具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型Si層；采用高溫退火處理，激活Si基片中雜質(zhì)；在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜；在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極；在η型Si襯底背面制備肖特基電極作為第二電極，或通過(guò)ρ型摻雜在η型Si襯底背 面形成P型Si區(qū)域，再在該ρ型Si區(qū)域上制備歐姆接觸ρ電極作為第二電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述 第一電極和第二電極同在Si襯底的迎光面，該方法具體包括采用離子注入、或激光摻雜或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底迎光面摻入VI族元素，形 成具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sη型Si層；采用高溫退火處理，激活Si基片中雜質(zhì)；采用離子刻蝕或濕法腐蝕的方法，將器件探測(cè)面以外的重?fù)诫sη型區(qū)域去除；在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜；在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極；在η型Si襯底迎光面η型Si區(qū)域制備肖特基電極作為第二電極，或通過(guò)ρ型摻雜在 η型Si襯底迎光面形成ρ型Si區(qū)域，再在該ρ型Si區(qū)域上制備歐姆接觸ρ電極作為第二 電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述 離子刻蝕，采用誘導(dǎo)耦合等離子刻蝕ICP設(shè)備對(duì)掩模下Si表層進(jìn)行刻蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述 濕法腐蝕，是采用KOH+異丙醇+去離子水的混合溶液對(duì)Si表面進(jìn)行腐蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所 述離子注入，是通過(guò)離子注入設(shè)備質(zhì)譜儀將離化元素分離出來(lái)，再經(jīng)過(guò)縱向高壓加速、橫向 偏壓掃描，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱向上的非平衡態(tài)摻雜。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所 述激光摻雜，是雜質(zhì)氣氛中通過(guò)激光掃描Si表面，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均 勻分布、在縱向上的非平衡態(tài)摻雜。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所 述熱擴(kuò)散，是通過(guò)高溫均勻加熱爐體中的Si片，同時(shí)雜質(zhì)氣氛勻速進(jìn)入，從而使雜質(zhì)元素 摻入Si片表層，實(shí)現(xiàn)單一雜質(zhì)元素在Si表層橫向上的均勻分布、在縱向上的平衡態(tài)摻雜。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所述VI族元素是指硫S、或硒Se、或碲Te。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于， 所述高溫退火處理，是在300至1000攝氏度對(duì)摻雜后的Si表面加熱1至60分鐘，激活Si 中VI族元素，增強(qiáng)摻雜后Si的導(dǎo)電特性，并通過(guò)時(shí)間和溫度控制雜質(zhì)擴(kuò)散的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于， 所述在重?fù)诫sη型Si層表面制備透明導(dǎo)電膜，是通過(guò)高真空設(shè)備沉積銦錫氧化物ITO薄 膜，通過(guò)厚度50至200nm來(lái)控制可見(jiàn)光和近紅外波段的透過(guò)率。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，所 述在透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸η電極作為第一電極，是在銦錫氧化物ITO薄膜上，采用電 阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方法，制備金屬電極鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd或銀Ag。
13.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于， 所述制備肖特基電極作為第二電極，是在η型Si區(qū)域采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方 法，制備金屬電極鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd或銀Ag。
14.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于， 所述P型摻雜，是采用離子注入或熱擴(kuò)散的方法，在η型Si襯底背面或迎光面摻雜硼B(yǎng)元 素，并經(jīng)高溫退火激活，形成P型Si區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于， 所述歐姆接觸P電極作為第二電極，是在P型Si區(qū)域，采用電阻熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)的方 法制備金屬電極鋁Al、鉻Cr、金Au、鎢W、鈦Ti、鈀Pd或銀Ag。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種室溫下高光電響應(yīng)硅探測(cè)器的制備方法，其特征在于，該方法是在n型Si襯底迎光面制備具有雜質(zhì)深能級(jí)的重?fù)诫sn型Si層，在該重?fù)诫sn型Si層上制備透明導(dǎo)電膜，再在該透明導(dǎo)電膜上制備歐姆接觸n電極作為第一電極；在n型Si襯底背面或迎光面制備肖特基電極作為第二電極，或者在n型Si襯底背面或迎光面形成p型Si區(qū)域，再在該p型Si區(qū)域上制備歐姆接觸p電極作為第二電極。利用本發(fā)明，可以大大提高硅探測(cè)器的光電響應(yīng)，即提高靈敏度，并使探測(cè)范圍向紅外光區(qū)域拓展。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101887930SQ20101019116
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者韓培德 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所