一种光电探测器的制备方法与流程

1.本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光电探测器的制备方法。


背景技术：

2.晶体硅在光电探测器领域具有极广泛的应用。但是，基于本征晶体硅的光电探测器，光响应度存在物理极限，所以限制了其光电探测性能的进一步提升。因此，通常会在硅表面引入其他材料或者引入表面微结构来提高其光电特性。
3.目前，在硅晶体中引入缺陷能级可有效的修饰硅的能带结构，从而实现生成具有高性能的光电探测器的设备。但是，在硅表面引入缺陷后能级后，其他元素会增加工艺的复杂程度，会降低硅片与互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)工艺的兼容性，并且在加工过程中受环境如空气湿度表面清洁度等因素影响较大，影响产品性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种光电探测器的制备方法，通过在硅衬底内调整硅能带结构，提高光电探测器的光响应度。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种光电探测器的制备方法，包括：提供硅衬底；采用激光的物理对焦方式在所述硅衬底内部形成梯度纳米结构，所述梯度纳米结构具有线缺陷区域，所述线缺陷区域形成的晶格失配用于调整所述硅衬底内的能带结构；在所述硅衬底的顶部制备源电极和漏电极。
6.本发明的有益效果在于：通过在所述硅衬底的内部形成梯度纳米结构，且所述梯度纳米结构具有线缺陷区域，所述线缺陷区域形成的晶格失配用于调整所述硅衬底内的能带结构，使所述硅衬底具有高光电响应效应，从而最终形成具有高响应度的光电探测器。
7.可选的，所述采用激光的物理对焦方式在所述硅衬底内部形成梯度纳米结构，包括：采用飞秒激光处理所述硅衬底的内部结构，形成所述梯度纳米结构；其中，所述飞秒激光的发射出的激光波长在1100纳米至1500纳米。其有益效果在于：通过将飞秒激光的激光波长设置在1100纳米至1500纳米，实现直接在所述硅衬底的内部形成梯度纳米结构，保证了所述硅衬底的表面平整度的同时实现对硅缺陷态的引入，有效调控硅能带结构，避免对所述硅衬底的表面结构产生破坏。
8.可选的，所述飞秒激光发射的激光能量密度在400微瓦至800微瓦。其有益效果在于：通过将所述飞秒激光发射的激光能量密度设置在400微瓦至800微瓦之间，保证通过所述硅衬底内形成梯度纳米结构的可靠性。
9.可选的，所述飞秒激光活动的设于所述硅衬底的上表面设置，所述飞秒激光的扫描速度在1mm/s-10mm/s。其有益效果在于：通过将所述飞秒激光活动的设于所述硅衬底的上表面设置，并将所述飞秒激光的扫描速度设置在1mm/s-10mm/s，实现对所述硅衬底的上表面均匀的扫描，提高形成所述梯度纳米结构的均一性和加工效率。
10.可选的，所述飞秒激光的光斑大小在10μm-1000μm。其有益效果在于：通过将所述飞秒激光的光斑大小设置在10μm-1000μm之间，提高了加工效率，以及保证了所述梯度纳米结构的均一性。
11.可选的，在所述硅衬底的顶部制备源电极和漏电极，包括：在所述硅衬底的上表面采用光刻和电子束蒸发法制备所述源电极和漏电极。其有益效果在于：在所述硅衬底上制备所述源电极和所述漏电极，最终形成具有高响应度的光电探测器。
附图说明
12.图1为本发明提供的实施例光电探测器的制备方法流程图；
13.图2为本发明提供的实施例硅衬底的结构示意图；
14.图3为本发明提供的实施例采用飞秒激光处理硅衬底后的结构示意图；
15.图4为本发明提供的实施例电探测器的结构示意图。
具体实施方式
16.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
17.针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种光电探测器的制备方法，参考图1所示，该方法包括：
18.s101：提供硅衬底。
19.该步骤中，参考图2所示，需要提前对所述硅衬底100进行清洗处理，降低环境或杂质元素对所述硅衬底100的污染。
20.s102：采用激光的物理对焦方式在所述硅衬底内部形成梯度纳米结构，所述梯度纳米结构具有线缺陷区域，所述线缺陷区域形成的晶格失配用于调整所述硅衬底内的能带结构。
21.该步骤中，参考图3所示，采用飞秒激光发射的激光束200处理所述硅衬底100的内部结构，通过调节所述飞秒激光的参数，使所述飞秒激光发出的激光波长在1100纳米至1500纳米，使所述飞秒激光发射的激光能量密度在400微瓦至800微瓦。通过物镜对焦的方式进行所述硅衬底100材料的内部三维加工，从而形成所述梯度纳米结构101，提高了加工效率，保证了所述梯度纳米结构101的均一性。
22.另外，需要说明的是，所述飞秒激光是活动设置在所述硅衬底100的上表面的，并且所述飞秒激光的扫描所述硅衬底100速度在1mm/s-10mm/s。通过将所述飞秒激光的扫描速度设置在1mm/s-10mm/s，实现对所述硅衬底100的上表面均匀的扫描，提高形成所述梯度纳米结构101的均一性和加工效率。
23.在本实施例中，将所述飞秒激光发射的激光波长为1300纳米，激光能量密度为600
微瓦，扫描速度为5mm/s。在有些实施例中，可根据所述硅衬底100的大小，调节所述飞秒激光的参数，使激光波长为1100纳米或1500纳米。使激光能量密度为400微瓦或800微瓦。使扫描速度为1mm/s或10mm/s。
24.s103：在所述硅衬底的顶部制备源电极和漏电极。
25.该步骤中，参考图4所示，先在所述硅衬底100上涂覆光刻胶，然后在所述光刻胶上设置源电极槽和漏电极槽，接着采用电子束蒸发法在所述源电极槽和所述漏电极槽内形成导电金属，最后去除光刻胶形成所述源电极103和所述漏电极104。
26.在本实施例中，通过在所述硅衬底形成梯度纳米结构101，所述梯度纳米结构101具有线缺陷区域，所述线缺陷区域形成的晶格失配用于调整所述硅衬底100内的能带结构，使所述硅衬底100具有高光电响应效应，从而最终形成具有高响应度的光电探测器。另外，该方法能够有效保证加工后所述硅衬底100表面的完整和平坦度，能够有效保障后续的cmos工艺的兼容性，并且有效减少加工后硅材料成分的污染，保证产品加工过程的稳定性，提高了制备的成功率。
27.以上所述，仅为本技术实施例的具体实施方式，但本技术实施例的保护范围并不局限于此，任何在本技术实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本技术实施例的保护范围之内。因此，本技术实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。