[发明专利]具有垂直侧壁敏感层的红外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有垂直侧壁敏感层的红外探测器及其制备方法，通过在半导体衬底上形成至少一条鳍结构；在鳍结构侧壁可以采用离子注入形成敏感层；在鳍结构底部形成下电极层，下电极层与敏感层底部相接触；以及在鳍结构上方形成上电极层，上电极层与敏感层顶部相接触。本发明通过设置垂直侧壁敏感层来降低光刻对敏感层的影响，减小对敏感层的灵敏度的影响。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，具体涉及一种具有垂直侧壁敏感层的红外探测器及其制备方法。

背景技术

传统非制冷式红外探测器敏感层是平面结构，上下电极之间夹设敏感层。传统电阻设计时，其阻值受到光刻和刻蚀尺寸、薄膜厚度等诸多因素的影响，导致其均匀性变差；阵列内像元敏感电阻均匀性变差以后，需要通过ASIC电路设计中增加补偿电阻进行补偿，但该技术的补偿能力是有限的，且会增加电路的复杂性和成本，导致产品整体性能下降、成本上升。此外由于部分敏感材料的电阻率较高，而减小偏制电压必须降低敏感电阻的设计值，此时，对传统平面结构来说是非常困难的。

因此，急需研究如何降低光刻、薄膜厚度对敏感层的影响，从而提高敏感层精度和整个器件的灵敏度。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种红外探测器及其制备方法，通过设置垂直侧壁敏感层来降低光刻对敏感层的影响。

为了达到上述目的，本发明提供了一种红外探测器，其包括：

一半导体衬底；

位于所述半导体衬底上的至少一条鳍结构；

位于鳍结构侧壁的敏感层；

位于鳍结构底部的下电极层，下电极层与敏感层底部相接触；以及

位于鳍结构上方的上电极层，上电极层与敏感层顶部相接触。

优选地，所述敏感层环绕多条鳍结构的侧壁呈连续态。

优选地，鳍结构构成至少一个鳍结构单元，鳍结构单元具有以下特征：具有M条鳍结构，其中，M-1条鳍结构平行排列，剩余的一条鳍结构与所述M-1条鳍结构的每个端部呈垂直相交排列。

优选地，所述剩余的一条鳍结构的一侧壁的一部分不设置敏感层，所述上电极层的引出端连接上电极层的一边缘，并且贴着不设置敏感层的所述剩余的一条鳍结构的侧壁延伸至半导体衬底表面；并且，所述上电极层的引出端底部不与下电极层相接触。

优选地，所述敏感层还位于所述鳍结构的顶部。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种红外探测器的制备方法，其包括：

步骤01：提供一半导体衬底；

步骤02：在半导体衬底表面制备下电极层；

步骤03：在下电极层上制备至少一条鳍结构；

步骤04：在鳍结构的侧壁形成敏感层；

步骤05：在鳍结构上方形成上电极层，上电极层与敏感层顶部相接触。

优选地，所述步骤03中，采用刻蚀工艺制备鳍结构，鳍结构构成至少一个鳍结构单元；至少一个鳍结构单元具有以下特征：具有M条鳍结构，其中，M-1条鳍结构平行排列，其中剩余的一条鳍结构与所述M-1条鳍结构的每个端部呈垂直相交排列。

优选地，所述步骤04包括：首先，在鳍结构侧壁和顶部沉积敏感层；然后，刻蚀去除位于剩余的一条鳍结构的外侧壁的部分敏感层，将剩余的一条鳍结构的外侧壁暴露出来。