[发明专利]具有宽光谱响应的硅探测器结构及其制作方法

权利要求书

1.一种具有宽光谱响应的硅探测器结构，包括：

一n型硅基衬底层，其表面有一圆形凹槽；

一二氧化硅介质掩蔽层，形成于n型硅基衬底层表面圆形凹槽的周边，中间为环形结构；

一p型参杂层，位于n型硅基衬底层的圆形凹槽内；

一正面接触电极，制作在二氧化硅介质掩蔽层环形结构的内壁及覆盖部分环形结构表面的边缘，形成环状结构；

一增透膜层，制作在正面接触电极的环状结构内，并覆盖p型参杂层的表面；

一广谱吸收黑硅层，制作在n型硅基衬底层的背面；

一介质钝化层，该介质钝化层为点状，形成在广谱吸收黑硅层的表面；

一背面接触电极，制作在广谱吸收黑硅层的表面并覆盖点状的介质钝化层。

2.根据权利要求1所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构，其中所述增透膜层的材料是二氧化硅或氮化硅，或及其组合，所述增透膜层的厚度为100-300nm。

3.根据权利要求1所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构，其中所述p型掺杂层是在n型硅基衬底层的表面进行硼离子注入或硼扩散所形成，该p型掺杂层与n型硅基衬底层形成pn结光敏区。

4.根据权利要求1所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构，其中所述广谱吸收黑硅层为掺有硫系元素的硅材料，其表层结构为硅微锥、硅微粒或硅微孔的结构，其间隔为0.01至10μm，尺度为0.01至10μm，深度为0.01至10μm，硫系元素的硅材料对0.25微米至2.5微米波长范围内的光具有＞30％的吸收率。

5.根据权利要求1所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构，其中所述n型硅基衬底层采用n型(111)单晶硅，厚度为100至500μm，电阻率为1 至1000Ω·cm。

6.根据权利要求1所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构，其中介质钝化层为硅氧化物介质钝化层，该介质钝化层的厚度为100-500nm。

7.一种具有宽光谱响应的硅探测器结构的制作方法，该方法包括：

步骤1：在n型硅基衬底层的上表面和下表面分别制作二氧化硅介质掩蔽层；

步骤2：光刻n型硅基衬底层上表面的二氧化硅介质掩蔽层，形成p型掺杂层窗口，采用硼离子注入或硼扩散的方式形成p型掺杂层，该p型掺杂层与n型硅基衬底层形成pn结光敏区；

步骤3：在p型掺杂层上面淀积一层增透膜层；

步骤4：去除n型硅基衬底层下表面的二氧化硅介质掩蔽层，在n型硅基衬底层下表面制作广谱吸收黑硅层；

步骤5：对广谱吸收黑硅层进行载流子激活处理，在广谱吸收黑硅层表面制作硅氧化物介质钝化层；

步骤6：光刻增透膜层和介质钝化层，分别在增透膜层和介质钝化层表面形成正面环形电极窗口和背面点接触电极窗口；

步骤7：在正面环形电极窗口和背面点接触电极窗口分别制作正面接触电极和背面接触电极，完成器件制作。

8.根据权利要求7所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构的制作方法，其中所述n型硅基衬底层采用n型(111)单晶硅，厚度为100至500μm，电阻率为1至1000Ω·cm；所述二氧化硅介质掩蔽层的制作方法为热氧化或淀积方法，其厚度为300nm-1μm；所述增透膜层的材料是二氧化硅或氮化硅，或及其组合，所述增透膜层的厚度为100-300nm；所述介质钝化层为硅氧化物介质钝化层，该介质钝化层的厚度为100-500nm。

9.根据权利要求7所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构的制作方法，其中所述p型掺杂层是在n型硅基衬底层1的表面进行硼离子注入或硼扩散所形成，该p型掺杂层与n型硅基衬底层形成pn结光敏区；其中p型掺杂层的掺杂深度为0.1至1μm，表面掺杂浓度为10¹⁷cm^-3至10²⁰cm^-3；所述pn结光敏区做成圆形，防止pn结的边缘击穿。

10.根据权利要求7所述的具有宽光谱响应的硅探测器结构的制作方 法，其中所述广谱吸收黑硅层是在硫系环境下，通过激光辐照n型硅基衬底层表面形成，激光辐照时的硫系环境为硫系气体、硫系粉末或硫系液体，激光辐照时的激光为纳秒激光、皮秒激光或飞秒激光；所述广谱吸收黑硅层为掺有硫系元素的硅材料，其表层结构为硅微锥、硅微粒或硅微孔的结构，其间隔为0.01至10μm，尺度为0.01至10μm，深度为0.01至10μm，硫系元素的硅材料对0.25微米至2.5微米波长范围内的光具有＞30％的吸收率；所述广谱吸收黑硅层的载流子激活处理方法为传统的热炉退火、快速退火或激光退火。