[发明专利]一种增强硅基成像器件CCD或者CMOS器件红外响应的方法

权利要求书

1.一种增强硅基成像器件CCD或者CMOS器件红外响应的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）通过激光或者离子注入的方法对硅基底材料进行高浓度掺杂；

（2）对步骤（1）得到的高浓度掺杂硅材料进行热退火或者脉冲激光退火；

（3）通过标准CCD或者CMOS器件工艺，使用步骤（2）得到的性能优化后的高浓度掺杂硅基底，制作成像器件；

采用如下装置对硅基底材料进行高浓度掺杂及退火，该装置由加工用激光器(1)、退火用激光器（5），快门（2）、（6），空间光整形器（3）、（7），聚焦透镜（4）、（8），双色镜（9），扫描振镜（10），真空室（11），加热器（13），电控三维平移台（14），快门控制器（15），空间光整形器控制器（16），加热器控制器（17），三维平台控制器（18），计算机（19）组成；

所述加工用激光器（1）的输出光束通过快门（5）之后，经过空间光整形器（3）调整为平顶分布，通过透镜（4）聚焦之后，通过双色镜入射到扫描振镜（10）；退火所用激光器（5）的输出激光通过光学快门（6）之后，通过空间光整形器（7）调整为平顶分布，通过透镜（8）聚焦之后，通过双色镜（9）反射进入扫描振镜；

扫描振镜会调整出射激光的方向和角度，使之通过真空室的窗口，入射到样品表面；这样，在加工的同时就能够进行原位退火，降低了时间成本。

2.根据权利要求1所述的增强硅基成像器件CCD或者CMOS器件红外响应的方法，其特征在于：对步骤（1）得到的高浓度掺杂硅材料进行脉冲激光退火以改善材料性能；

所述的脉冲激光退火过程所用激光器为高能量脉冲激光器，其重复频率高于0.1Hz，单脉冲能量大于1μJ，激光器波长为355 nm，532 nm，1064 nm，激光器脉宽为100ps-100ns，激光被聚焦后能量密度超过硅材料融化阈值。

3. 根据权利要求1所述一种增强硅基成像器件CCD或者CMOS器件红外响应的方法，其特征在于：加工用激光器（1）选用Polaronyx Laser公司生产的URANUS MJ - HIGH ENERGY MJ FEMTOSECOND FIBER LASER型高能量重频可调光纤飞秒激光器；退火用激光器（5）选用英国Powerpulse公司生产的Naos v-g4高能量高重频纳秒激光器，快门选用常规机械快门、空间光整形器选用常规空间光调制器产品，对加工及退火光路均需选用30cm聚焦透镜；双色镜选择为对1000nm高透，对532nm高反的双色镜；扫描振镜为thorlabs 公司生产的大光束直径扫描振镜系统。

4.根据权利要求1所述一种增强硅基成像器件CCD或者CMOS器件红外响应的方法，其特征在于：掺杂及退火流程如下；

（1）、放置样品：首先打开真空室，将待加工样品放置在样品架上，并通过三维电控平台控制样品的位置，之后关闭真空室；

（2）、抽真空及充入所需气体：先将整个真空室抽至能达到的最高真空度，再将所需的气体充入，至气压500 Torr为止；

（3）、设置工作参数：设置基底温度、扫描范围、速度、激光能量大小及重频、聚焦透镜位置等参数；设置基底温度为室温，扫描范围为整个样品范围，扫描速度10mm/s，重频10kHz，聚焦透镜的位置使得光斑直径为0.5mm，激光器功率1.5W，这样，在每单位面积上，就具有约300个脉冲辐照，能量密度约1.5kJ/m²，由该参数生成的表面微结构大小能控制在小于2μm尺度；

（4）、打开快门：快门打开后，扫描振镜将进行工作；

（5）、扫描振镜工作：扫描振镜将会移动光束在样品上的位置，快速完成整个扫描加工过程；该过程会同时完成掺杂，同时在硅表面生成微结构；

（6）、退火；

（7）、取出样品：加工完成后，取出样品。

5.根据权利要求4所述一种增强硅基成像器件CCD或者CMOS器件红外响应的方法，其特征在于：

步骤（4）中，快门打开后，扫描振镜将进行工作，能够同时进行原位脉冲激光退火。