[发明专利]硅基光电探测器及其制作方法

说明书

本发明提供一种硅基光电探测器及其制作方法，所述制作方法包括：1）提供一衬底，于所述衬底表面制作出叉指型金属电极；2）于所述叉指型金属电极之上覆盖多晶硅层，并使得所述多晶硅层与所述叉指型金属电极形成肖特基接触；3）刻蚀所述多晶硅层，以形成露出叉指型金属电极的接触点的接触窗；4）基于所述接触窗制作接触点引出的金属焊盘。本发明采用多晶硅作为光敏层，而多晶硅置于叉指型金属电极之上，不会受限于金属电极对入射光的遮挡，从而显著提高了光电探测的量子效率。本发明制作工艺无需掺杂，大大简化了生产工艺及制造成本。本发明采用单面制作工艺，所制作的硅基光电探测器为平面型器件，具有电容小，响应速度快的优点。

技术领域

本发明属于半导体领域和光电集成领域，特别是涉及一种硅基光电探测器及其制作方法。

背景技术

随着人们对信息传输、处理速度要求的不断提高和多核计算时代的来临，基于金属的电互连将会由于过热、延迟、电子干扰等缺陷成为发展瓶颈。而采用光互连来取代电互连，可以有效解决这一难题。在光互连的具体实施方案中，硅基光互连以其无可比拟的成本和技术优势成为首选。硅基光互连既能发挥光互连速度快、带宽大、抗干扰、功耗低等优点，又能充分利用微电子工艺成熟、高密度集成、高成品率、成本低廉等优势，其发展必将推动新一代高性能计算机、数据通信系统的发展，有着广阔的市场应用前景。

硅基光互连的核心技术是在硅基上实现各种光功能器件，如硅基激光器、电光调制器、光电探测器、滤波器、波分复用器、耦合器、分光器等。其中，硅基金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal,MSM)光电探测器，其结构包括半导体衬底101以及位于所述半导体衬底101上的叉指型的金属电极102，如图1所示，其由于工艺简单、响应速度快等优点被广泛用于硅基光互连的光接收端。但是，这种光电探测器的光敏面通常覆盖有叉指型的金属电极，遮挡了相当一部分入射光信号，只有照射在金属电极间隙处的光信号才能被有效吸收而转化为电信号。因此，这种光电探测器的量子效率受限于光敏面未覆盖金属电极的面积与光敏面面积之比。这是由叉指型MSM光电探测器自身结构所决定的本征缺陷。如何减轻或消除这一缺陷，从而突破其量子效率的本征限制，成为本领域技术研发的一个重要目标。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅基光电探测器及其制作方法，用于解决现有技术中光电探测器的量子效率受限于光敏面未覆盖金属电极的面积与光敏面面积之比的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅基光电探测器的制作方法，所述制作方法包括步骤：步骤1)，提供一衬底，于所述衬底表面制作出叉指型金属电极；步骤2)，于所述叉指型金属电极之上覆盖多晶硅层，并使得所述多晶硅层与所述叉指型金属电极形成肖特基接触；步骤3)，刻蚀所述多晶硅层，以形成露出叉指型金属电极的接触点的接触窗；步骤4)，基于所述接触窗制作接触点引出的金属焊盘。

优选地，所述多晶硅层为光敏层。

优选地，步骤1)包括：步骤1-1)通过溅射或蒸镀于所述衬底表面形成金属层；步骤1-2)通过光刻-刻蚀工艺刻蚀所述金属层，以制作出叉指型金属电极。

优选地，步骤1)包括：步骤1-1)，于所述顶层硅表面旋涂光刻胶，并通过曝光工艺形成叉指型金属电极掩膜窗口；步骤1-2)，通过溅射或蒸镀工艺于所述光刻胶及叉指型金属电极掩膜窗口内的衬底表面形成金属层；步骤1-3)，剥离去除所述光刻胶以及光刻胶上的金属层，以制备出所述叉指型金属电极。

优选地，步骤2)包括：步骤2-1)，采用低温沉积工艺于所述叉指型金属电极之上覆盖非晶硅层；步骤2-2)，采用激光诱导结晶化工艺或高温结晶工艺对所述非晶硅层进行处理，以形成多晶硅层。

进一步地，所述低温沉积工艺包括等离子体增强化学气相沉积工艺，所述低温沉积工艺的温度范围为300～500℃。