[发明专利]光电探测元件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及可接收特定范围的波长，且含有可实现小型化及批量生产的带通过滤层的光电探测元件及其制作方法。

背景技术

光电探测元件是指可检测到光信号后将其转换为电信号的元件。这种光电探测元件一般具有光电转换层结构，可在两个电极之间将光能转换为电能。

上述光电探测元件广泛应用于车用传感器、家庭用传感器、各种数码相机中使用的图像传感器 (image sensor) 和太阳能电池 (Photovoltaic cell) 等领域。另外，近年来正在开发对入射光波长具有优秀的选择性受光能力且拥有更高的光电流对暗电流比例的光电探测元件。

另一方面，为了利用光电探测元件探测特定波长，采用了将带通过滤层膜涂敷在作为 window 使用的基片上的方法，使 package 中相当于 window 部分的 glass、Qurartz 或有机玻璃基板只探测到特定波长，但这样会难以实现 package 的小型化且不利于批量生产。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供可接收特定范围的波长且含有可实现小型化及批量生产的带通过滤层的光电探测元件及其制作方法。

为达到上述目的，本发明提供一种光电探测元件，包括以下部分并以其为特点：

由第 1 传导类型的半导体材料形成的第 1 导电型半导体层。

与上述第 1 导电型半导体层形成 pn 结，由与上述第 1 传导类型相反的第 2 传导类型的半导体材料形成的第 2 导电型半导体层。

为反射除特定范围波长以外的波长，在上述第 2 导电型半导体层上沉积 TiO2/SiO2 介质膜形成的带通过滤层。

另外，在上述第 2 导电型半导体层与上述带通过滤层之间最好具备可防止特定范围波长被反射的抗反射层，上述抗反射层可由 SiN 或 SiO2 形成。

并且，本发明提供一种光电探测元件的制作方法，包含以下阶段并以其为特点：

由第 1 传导类型的半导体材料形成的第 1 导电型半导体层，在上述第 1 导电型半导体层将由与第 1 传导类型相反的第 2 传导类型的半导体材料形成的第 2 导电型半导体层形成 pn 结的阶段。

为反射除特定范围波长以外的波长，在上述第 2 导电型半导体层沉积 TiO2/SiO2 介质膜形成带通过滤层的阶段。

另外，最好具备在上述第 2 导电型半导体层与上述带通过滤层之间形成可防止特定范围波长被反射的抗反射层的阶段，上述抗反射层建议由 SiN 或 SiO2 形成。

发明效果

本发明的光电探测元件对特定范围波长具有非常高的光谱灵敏度，而对其他的光谱灵敏度为 0.1 A/W 以下，不仅可探测特定范围的波长带，且因带通过滤层在第 2 导电型半导体层或抗反射层沉积而成，具有可实现小型化及批量生产的效果。

附图说明

图 1 为本发明一实施例中光电探测元件的简略示意图。

图 2 为具有 pin 结结构的光电探测元件的简略示意图。

图 3 为具有抗反射层的光电探测元件的示意图。

图 4 为在 n+ 传导类型的第 1 导电型半导体层上形成 n- 传导类型的本征半导体层的状态示意图。

图 5 为在第 1 导电型半导体层形成氧化层的状态示意图。

图 6 为在本征半导体层的局部形成的第 2 导电型半导体层的状态示意图。

图 7 为形成环形沟道截断环的状态示意图。

图 8 为形成抗反射层的状态示意图。

图 9 为抗反射层的局部被蚀刻的状态示意图。

图 10 为在抗反射层中被局部去掉的部分形成金属电极的状态示意图。

图 11 为形成带通过滤层的状态示意图。

图 12 为带通过滤层的局部被去掉的状态示意图。

图 13 为在 n++ 传导类型的半导体层底面形成金属电极的状态示意图。

图 14 为本发明的光电探测元件的光谱灵敏度特性的曲线图。

图 15 为由厚度为 2137 nm 的带通过滤层形成的光电探测元件的光谱灵敏度曲线图。

图 16 为由厚度为 2811 nm的带通过滤层形成的光电探测元件的光谱灵敏度曲线图。

图 17 为由厚度为 4302 A 的带通过滤层形成的光电探测元件的光谱灵敏度曲线图。

图 18 为由厚度为 4 um 的带通过滤层形成的光电探测元件的光谱灵敏度曲线图。