[发明专利]三维沟槽硅电极探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了三维沟槽硅电极探测器及其制备方法，由数个探测单元拼接而成，探测单元包括二氧化硅保护层，二氧化硅保护层上设有外围电极，二氧化硅保护层上和外围电极内设置有硅基体和中心电极，所述硅基体包括基体部分和嵌套部分，嵌套部分内嵌在外围电极内且位于基体部分上，所述中心电极与外围电极之间、嵌套部分与外围电极之间均填充隔离体，所述外围电极、中心电极和隔离体顶部均设有电极接触铝层，其中外围电极和中心电极两个电极接触铝层上均设有电极接触端口。本发明解决了现有探测器对光的吸收系数小，吸收光谱窄，不能充分吸收和利用太阳能的问题。

技术领域

本发明属于光电探测器技术领域，涉及一种三维沟槽硅电极探测器及其制备方法。

背景技术

目前，硅基光电探测器的应用存在以下问题，一方面，硅基光电探测器的性能受限于硅材料的光电特性，无法集成高密度光源、低损耗高速光电调制器等问题；另一方面，硅基光电探测器对光的吸收系数小，吸收光谱窄，绝大部分红外波长的光无法吸收，大大限制了硅基光电探测器的广泛应用。

二维光催化材料具有丰富的表面活性位点、独特的几何结构、可调的电子结构和良好的光催化活性，在光电探测领域具有潜在的利用价值。鉴于此，本发明运用ZnO/C₂N 异质结作为光探测器的光吸收材料对新型探测器展开了研究，并对ZnO/C₂N异质结施加应变以实现太阳能的有效利用。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种三维沟槽硅电极探测器，解决了现有探测器对光的吸收系数小，吸收光谱窄，不能充分吸收和利用太阳能的问题。

本发明还提供一种三维沟槽硅电极探测器的制备方法，该方法简化了探测器整体制备流程，实现了双面刻蚀，有效的改善了电场分布消除了机体的探测盲区。

本发明所采用的技术方案是，三维沟槽硅电极探测器，由数个探测单元拼接而成，所述探测单元包括横截面为四边形的二氧化硅保护层，二氧化硅保护层上设有中空的直四棱柱状的外围电极，二氧化硅保护层上和外围电极内设置有硅基体和中心电极，所述硅基体包括基体部分和嵌套部分，基体部分的横截面尺寸与二氧化硅保护层的横截面相同，所述嵌套部分内嵌在外围电极内且位于基体部分上，所述中心电极与外围电极之间、嵌套部分与外围电极之间均填充隔离体，所述外围电极、中心电极和隔离体顶部均设有电极接触铝层，其中外围电极和中心电极两个电极接触铝层上均设有电极接触端口。

本发明所采用的另一技术方案是，一种三维沟槽硅电极探测器的制备方法，包括：

S1，氧化：将氧化炉清洗干净，取出芯片垂直放入石英石，在1000℃条件下，使氧气与硅经过化学反应生成氧化硅；

S2，标记和光刻：将芯片匀胶后放在光刻机下不断微调使得芯片上的标记与掩膜版上的标记精准吻合；将对准的芯片用紫外线曝光，最后将探测器图案转移至芯片上，通过显影价格探测器图案显现出来；

S3，电极制备：在20℃的环境条件下，用ICP刻蚀工艺在芯片表面刻蚀出中空的沟槽，刻蚀深度为探测器高度的80％-90％，将杂质气体加入SiH₄气体，使混合气体在沟槽中化学沉积，不断扩散填满沟槽形成电极，电极包括中心电极(2)和外围电极(1)；在芯片另外一面刻蚀嵌套部分(3)并制备电极，其中嵌套部分(3)的刻蚀深度为探测器高度的10％；

S4，退火：将芯片放入退火炉，在600℃干燥的氮气环境下退火30分钟；

S5，电极金属化：在电极表面镀金属以便后续加压；

S6，封装：在芯片上划出探测器单元或阵列，用金属线把探测器上的电极点和外部管脚焊接起来，最后用塑料管壳密封包装。