[发明专利]一种红外光敏二极管及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于电子元器件技术领域，具体是涉及一种红外光敏二极管及其制备方法。

背景技术：

光敏二极管(Photodiode)又叫光电二极管，是一种能够将光根据使用方式转换为电流或者电压信号的光探测器。其管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏二极管与常规的半导体二极管基本相似，只是光敏二极管可以直接暴露在光源附近或通过透明小窗、光导纤维封装，以接收光线照射，实现光电转换。光敏二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。

现有的光敏二极管主要采用硅等半导体材料作为衬底，然后在衬底上依次设置多层光敏材料和导电材料，但是，现有的光敏二极管通常是在可见光或近红外光波段作探测使用。碲镉汞(HgCdTe)红外探测器其相应波段在5～10um，探测率可达1*10⁹cmHz^1/2W^-1，响应速度快(ns级)，稳定性好，加工成本低，工艺可靠性好，最大特点是可以进行长波红外探测，其在单独器件方面得到了较好的应用，但是在硅基的大规模集成电路上红外光敏二极管的应用少见。

发明内容：

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的光敏二极管通常是在可见光或近红外光波段作探测使用，从而提出了一种红外光敏二极管及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种红外光敏二极管，包括：硅衬底、第一陶瓷纤维层、第一电阻薄膜层、硫化锌层、碲镉汞层、第二电阻薄膜层、第二陶瓷纤维层、第一钝化保护层、第一电极、第二电极。

所述第一陶瓷纤维层设置在所述硅衬底的表面，所述第一陶瓷纤维层的表面并列设置有所述第一电阻薄膜层和所述硫化锌层，所述硫化锌层的表面设置有所述碲镉汞层，所述碲镉汞层的表面并列设置有所述第二陶瓷纤维层和所述第二电阻薄膜层，所述第二陶瓷纤维层的上方设置有所述第一钝化保护层，所述第一电极的电极连接部依次穿过所述第一钝化保护层、所述第二陶瓷纤维层、所述碲镉汞层、所述硫化锌层与所述第一电阻薄膜层连接，所述第二电极的电极连接部依次穿过所述第一钝化保护层、所述第二陶瓷纤维层与所述第二电阻薄膜层连接，所述第一电极的电极连接部和所述第二电极的电极连接部外部均包覆有竖直方向的第二钝化保护层。

作为上述技术方案的优选，所述第一钝化保护层和所述第二钝化保护层为氧化硅薄膜层或氮化硅薄膜层或氮氧化硅薄膜层。

一种红外光敏二极管制备方法，包括如下步骤：

S1：在硅衬底的表面旋涂凝胶可织性溶胶，高温煅烧所述凝胶可织性溶胶形成第一陶瓷纤维层。

S2：在所述第一陶瓷纤维层的表面沉积电阻薄膜层，在所述电阻薄膜层的上方旋涂第一光刻胶，干法刻蚀获取第一电阻薄膜层，去除残留光刻胶。

S3：在所述第一电阻薄膜层的表面和所述第一陶瓷纤维层的表面制备硫化锌层，在所述硫化锌层的表面制备碲镉汞层。

S4：在所述碲镉汞层的表面沉积电阻薄膜层，在所述电阻薄膜层的上方旋涂第二光刻胶，干法刻蚀获取第二电阻薄膜层，去除残留光刻胶。

S5：在所述第二电阻薄膜层的表面和所述碲镉汞层表面旋涂凝胶可织性溶胶，高温煅烧所述凝胶可织性溶胶形成第二陶瓷纤维层。

S6：在所述第二陶瓷纤维层的表面沉积第一钝化保护层，在所述第一钝化保护层的上方旋涂第三光刻胶，干法刻蚀通孔停止在所述第一电阻薄膜层和所述第二电阻薄膜层，形成第一通孔和第二通孔。

S7：在所述第一通孔的表面、所述第二通孔的表面和所述第一钝化保护层的表面采用化学气相沉积的方法沉积第二钝化保护层，干法刻蚀获取第一电极和所述第一电阻薄膜层的第一连接孔、第二电极和所述第二电阻薄膜层的第二连接孔。

S8：在所述第一连接孔的表面、所述第二连接孔的表面和所述第一钝化保护层的表面沉积导电材料，形成电极层，在所述电极层的表面旋涂第四光刻胶，干法刻蚀获取第一电极、第一电极连接部、第二电极、第二电极连接部，去除残留光刻胶。

S9：切割划片区域，获取单个红外光敏二极管。

作为上述技术方案的优选，步骤S1和步骤S5中：

所述凝胶可织性溶胶为沉积氧化铝的铝氧凝胶可织性溶胶。