[发明专利]一种微结构硅基光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述微结构基光电探测器包括硅本征层、P型层、N型微结构层、环形P⁺型层、第一电极、第二电极、介质材料层和N⁺型硅衬底，所述P型层和环形P⁺型层均位于硅本征层的上表面，所述N型微结构层位于硅本征层下方，所述环形P⁺型层位于所述P型层的四周，第一电极位于所述P型层和P⁺型层的上方，第二电极位于N型微结构层的上方且位于硅本征层的四周，所述第二电极和硅本征层在N型微结构层的上方间隔设置，所述介质材料层位于N型微结构层的下方，所述N⁺型硅衬底位于介质材料层的下方。

2.如权利要求1所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述微结构层位于PN结的后方，且与所述光电探测器的感光面相对设置，在微结构层的后方为氧化硅层。

3.如权利要求1或2所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述微结构层的表面形状为：锥形，抛物面形，球面形，孔洞形中的其中一种。

4.如权利要求3所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述微结构层柱子或孔洞的直径为0.5μm～2μm，高度或深度为0.5μm～2μm，两个相邻柱子或孔洞圆心间的距离为1μm～5μm。

5.如权利要求1所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述介质材料层为由物理或者化学所相沉积的氧化硅层或其他介质层材料，介质材料层的材料厚度为300nm～500nm。

6.如权利要求1所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述硅本征层的电阻率为3000Ω·cm～5000Ω·cm，厚度为20μm～50μm。

7.如权利要求1所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述P型层为硼扩散掺杂或离子注入掺杂P层，掺杂浓度为1×10¹⁶ion/cm³～1×10¹⁷ion/cm³，结深为2μm～5μm。

8.如权利要求1所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述P⁺型层为硼扩散掺杂或离子注入掺杂P⁺层，掺杂浓度为5×10¹⁸ion/cm³～5×10¹⁹ion/cm³，结深为2.5μm～5.5μm。

9.如权利要求1所述的微结构硅基光电探测器，其特征在于，所述第一电极和第二电极均为金属电极，所述第一电极和第二电极的材料均可以为铝、金、银或铬铝，且所述第一电极和第二电极厚度均为100nm～500nm。

10.一种微结构硅基光电探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1：在硅本征衬底下表面，利用磷重扩散形成N型掺杂层，然后通过飞秒激光或者化学腐蚀方法在N型掺杂层上制备出微结构，形成N型微结构层；

步骤2：在N型微结构层的下方，利用物理或者化学所相沉积氧化硅层以形成介质材料层，对介质材料层进行抛光减薄处理后，利用绑定工艺在介质材料层的下方粘结所述N⁺型硅衬底；

步骤3：对硅本征层上表面进行减薄处理；

步骤4：在硅本征层上表面沉积氧化硅掩膜层，利用光刻工艺掩盖住硅本征层上表面感光面区域，然后通过反应离子束刻蚀掉其它区域的本征硅层；

步骤5：在硅本征层上表面沉积氧化硅掩膜层，光刻出P型区图形，利用硼扩散掺杂或离子注入形成P型层；接着在硅本征层1上光刻出P⁺型区图形，利用硼扩散掺杂或离子注入形成P⁺型层；

步骤6：在N型微结构层上光刻出第一电极区域，P型层和P⁺型层上光刻出第二电极区域，所述第一电极区域和第二电极区域分别沉积金属薄膜以形成第一电极和第二电极且对第一电极和第二电极进行金属化热处理。