CN107154439A - 一种半导体光电探测器及其制备方法、电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体光电探测器及其制备方法、电子装置。所述半导体光电探测器包括：半导体衬底；第一电极，位于所述半导体衬底上，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；隔离材料层，位于所述第一电极的表面上并覆盖所述第一电极；第二电极，位于所述主体层上方的所述隔离材料层上；吸收层，位于所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方。所述吸收层位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的吸收层的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体光电探测器及其制备方法、电子装置。
背景技术
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。
石墨烯在半导体器件的制备中得到广泛应用，石墨烯光电探测器实现光电转换的原理有很多，如光伏效应、光热电效应、辐射热效应和光子牵引效应，其中光伏效应和光热电效应是半导体光电探测器中光电流产生的主要机理。当入射光能量高于半导体吸收层带隙并照射在耗尽层时，光被吸收并产生电子-空穴对。在开路情况下，光生载流子依靠内建电场分离，外电路没有电流产生，而是产生一个开路电压Vg。在短路情况下，分离的载流子很快到达两侧电极，从而在外电路产生光电流，检测光电流的变化就可以达到探测光信号的目的。
目前石墨烯光电探测器的种类比较少，性能也需要作进一步改进。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明提供了一种半导体光电探测器，所述半导体光电探测器包括：
半导体衬底；
第一电极，位于所述半导体衬底上，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；
隔离材料层，位于所述第一电极的表面上并覆盖所述第一电极；
第二电极，位于所述主体层上方的所述隔离材料层上；
吸收层，位于所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方。
可选地，所述吸收层包括石墨烯层。
可选地，所述隔离材料层包括氧化物层。
可选地，所述方法包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电极，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；
在所述第一电极表面形成绝缘层，以覆盖所述第一电极；
在所述柱形结构之间的所述绝缘层上形成第二电极；
在所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方形成吸收层，以覆盖所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构。
可选地，所述吸收层包括石墨烯层。
可选地，所述石墨烯层通过化学气相沉积或者低压化学气相沉积形成，沉积前驱体包括甲苯、苯、或甲烷。
可选地，形成所述第一电极的方法包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有所述主体层；
在所述主体层上形成具有开口图案的掩膜层；
在所述开口图案中填充导电材料，以形成柱形结构的第一电极；
去除所述掩膜层。
可选地，形成所述第二电极的方法包括：
在所述绝缘层上形成导电材料层，以覆盖所述绝缘层；
沉积第一介电层，以填充所述柱形结构之间的间隙并覆盖所述导电材料层；
回蚀刻所述第一介电层，以减小所述第一介电层的厚度，露出部分所述导电材料层；
去除露出的所述导电材料层，以露出部分所述绝缘层；
沉积第二介电层并平坦化所述第二介电层至所述柱形结构，以填充所述柱形结构之间的间隙并覆盖露出的所述绝缘层；
去除所述第二介电层，以露出下方的所述导电材料，形成第二电极。
可选地，在平坦化所述第二介电层至所述柱形结构之后还包括：
在所述第二介电层和所述柱形结构上形成第三介电层，以覆盖所述第二介电层和所述柱形结构；
图案化所述第三介电层，以保留所述柱形结构上的所述第三介电层；
通过湿法清洗去除所述第二介电层和所述第三介电层，以形成所述第二电极。
本发明还提供了一种电子装置，，所述电子装置包括上述的半导体器件。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体光电探测器，所述半导体光电探测器包括：半导体衬底，第一电极；隔离材料，第二电极，吸收层，其中，所述第一电极具有突出的柱形结构，所述第二电极位于所述第一电极之间的间隙，所述吸收层位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的吸收层的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1为本发明中所述半导体器件的制备工艺流程图；
图2a-2o为本发明中所述半导体器件的制备过程示意图；
图3为本发明中移动电话手机的示例的外部视图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体光电探测器，所述半导体光电探测器包括：
半导体衬底101；
第一电极，位于所述半导体衬底101上，所述第一电极包括主体层103以及位于所述主体层上的相互间隔的若干柱形结构105；
隔离材料106，位于所述主体层的表面以及所述柱形结构的侧边上；
第二电极109ˊ，位于所述主体层上方的所述隔离材料层106上；
吸收层111，位于所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方。
其中，所述吸收层111包括石墨烯，其中，所述石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此选用石墨烯的光电探测器的性能得到进一步的提高。
其中，所述石墨烯可以为一层或者多层，并不据局限于某一数值，其中所述第一电极具有突出的柱形结构，所述第二电极位于所述第一电极之间的间隙，所述石墨烯位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的石墨烯的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。
在所述半导体光电探测器中，用1-3层的石墨烯覆盖所述第一电极和第二电极，以热氧化300nm绝缘层(二氧化硅)的硅片为衬底，制作上共面波导传输线的第一电极和第二电极接触形成石墨烯光电探测器GPD(graphene photodetectors)结构。通过暗电流和光电流测试得到I-V曲线，在光照下总电流有明显的偏移，表明所述半导体光电探测器可用于光探测，并且在无外加源陋电压时也有可观的光电流产生，具有良好的性能。
在本发明中，选用石墨烯制作的光电探测器可以在很宽的波长范围(至少300nm～6um)(可见-红外)，用实现探测，具有更为广泛的应用。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体光电探测器，所述半导体光电探测器包括：半导体衬底，第一电极；隔离材料，第二电极，吸收层，其中，其中，其中所述第一电极具有突出的柱形结构，所述第二电极位于所述第一电极之间的间隙，所述吸收层位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的吸收层的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。
实施例一
所述半导体光电探测器包括：
半导体衬底101；
第一电极，位于所述半导体衬底101上，所述第一电极包括主体层103以及位于所述主体层上的相互间隔的若干柱形结构105；
隔离材料106，位于所述主体层的表面以及所述柱形结构的侧边上；
第二电极109ˊ，位于所述主体层上方的所述隔离材料层106上；
吸收层111，位于所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方。
如图2o所示，其中，所述半导体衬底101可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
其中，所述第一电极的主体层103可以选用Cu、Au、Ni、W、Pt、Pd和Ti中的一种。
可选地，在该实施例中所述第一电极的主体层103选用Cu。
可选地，在所述半导体衬底101和所述第一电极的主体层103之间还形成有SiCN层。
其中，所述隔离材料106可以选用氧化物，例如可以选用Al2O3层，但并不局限于该示例。
可选地，在所述隔离材料106上还形成有第一SiC层，所述第一SiC层可以通过原子层沉积的方法形成。
进一步，在所述第一SiC层形成第二SiC层108，所述第二SiC层108可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法形成。
所述第二电极选用Cu、Au、Ni、W、Pt、Pd和Ti中的一种。
可选地，在该实施例中所述第二电极选用Cu。
在该步骤中所述第二电极通过物理气相沉积(PVD)或者电化学镀铜(ECP)的方法形成。
其中，所述吸收层111包括石墨烯，其中，所述石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此选用石墨烯的光电探测器的性能得到进一步的提高。
其中，所述石墨烯可以为一层或者多层，并不据局限于某一数值，其中所述第一电极具有突出的柱形结构，所述第二电极位于所述第一电极之间的间隙，所述石墨烯位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的石墨烯的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。
在所述半导体光电探测器中，用1-3层的石墨烯覆盖所述第一电极和第二电极，以热氧化300nm绝缘层(二氧化硅)的硅片为衬底，制作上共面波导传输线的第一电极和第二电极接触形成石墨烯光电探测器GPD(graphene photodetectors)结构。
通过暗电流和光电流测试得到I-V曲线，在光照下总电流有明显的偏移，表明所述半导体光电探测器可用于光探测，并且在无外加源陋电压时也有可观的光电流产生，具有良好的性能。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体光电探测器，所述半导体光电探测器包括：半导体衬底，第一电极；隔离材料，第二电极，吸收层，其中，其中，其中所述第一电极具有突出的柱形结构，所述第二电极位于所述第一电极之间的间隙，所述吸收层位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的吸收层的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。
实施例二
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种半导体光电探测器的制备方法，下面结合附图对所述方法作进一步的说明。
其中，图2a-2o为本发明中所述半导体器件的制备过程示意图；图3为本发明中移动电话手机的示例的外部视图。
图1为本发明中所述半导体光电探测器的制备工艺流程图，具体包括以下步骤：
步骤S1：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电极，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；
步骤S2：在所述第一电极表面形成绝缘层，以覆盖所述第一电极；
步骤S3：在所述柱形结构之间的所述绝缘层上形成第二电极；
步骤S4：在所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方形成吸收层，以覆盖所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构。
下面以附图1中的工艺流程图为基础，对所述方法展开进行详细说明。
执行步骤一，提供半导体衬底101，在所述半导体衬底上形成第一电极的主体层103。
具体地，如图2a所示，在该步骤中，所述半导体衬底101可以是以下所提到的材料中的至少一种：硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
其中，所述第一电极的主体层103可以选用Cu、Au、Ni、W、Pt、Pd和Ti中的一种。
可选地，在该实施例中所述第一电极的主体层103选用Cu。
其中，所述第一电极的主体层103通过物理气相沉积(PVD)或者电化学镀铜(ECP)的方法形成。
可选地，在所述半导体衬底101和所述第一电极的主体层103之间还形成有扩散阻挡层102，其中，所述扩散阻挡层102可以选用SiCN层，但并不局限于该材料。
执行步骤二，在所述主体层上形成具有开口图案的掩膜层104；在所述开口图案中填充导电材料，以形成柱形结构105，形成所述第一电极。
具体地，如图2a所示，在该步骤中首先形成具有开口图案的掩膜层104，例如形成氧化物层，并且对所述氧化物进行图案化，以形成所述开口图案。
然后在所述开口图案中填充导电材料，以形成柱形结构105，如图2b所示，形成所述第一电极。
其中，所述导电材料选用Cu、Au、Ni、W、Pt、Pd和Ti中的一种。
可选地，在该实施例中所述导电材料选用Cu。
在该步骤中所述导电材料通过物理气相沉积(PVD)或者电化学镀铜(ECP)的方法形成。
例如，选用金属铜填充所述沟槽，在本发明中可以通过物理气相沉积(PVD)法或者电化学镀铜(ECP)的方法填充所述开口并覆盖所述氧化物层。
选用电化学镀铜(ECP)的方法沉积金属铜，铜镀层厚度(um)＝电流密度(ASF)×电镀时间(min)×电镀效率×0.0202；一般电镀铜电流效率为90-100％，在本发明中需要填充所述开口，因此在电镀时需要使用添加剂，所述添加剂为平坦剂(LEVELER)，加速剂(ACCELERATORE)和抑制剂(SUPPRESSOR)。
作为优选，在形成所述金属铜形成后还可以进一步包含退火的步骤，退火可以在80-160℃下进行2-4小时，以促使同重新结晶，长大晶粒，降低电阻和提高稳定性。
最后去除所述掩膜层，如图2c所示，具体地可以选用湿法去除所述掩膜层，例如选用DHF进行湿法蚀刻或者湿法清洗，以去除所述掩膜层。
其中，将N2通入所述DHF中以去除所述DHF中溶解的氧，以避免在去除的过程中对金属氧化。
执行步骤三，在所述第一电极表面形成隔离材料106，以覆盖所述第一电极。
具体地，如图2d所示，在该步骤中所述隔离材料106可以通过热氧化的方法形成或者通过原子层沉积的方法形成。
其中，所述隔离材料106可以选用氧化物，例如可以选用Al2O3层，但并不局限于该示例。
可选地，在所述隔离材料106上还可以形成介电层或者介电层叠层，以增加隔离效果。
例如在所述隔离材料106上形成第一SiC层107，如图2e所示，所述第一SiC层107可以通过原子层沉积的方法形成。
进一步，在所述第一SiC层上形成第二SiC层108，如图2f所示，所述第二SiC层108可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法形成。
执行步骤四，在所述第二SiC层108上形成导电材料层109，以覆盖所述第二SiC层108。
具体地，如图2g所示，在该步骤中所述导电材料选用Cu、Au、Ni、W、Pt、Pd和Ti中的一种。
可选地，在该实施例中所述导电材料选用Cu。
在该步骤中所述导电材料通过物理气相沉积(PVD)或者电化学镀铜(ECP)的方法形成。
执行步骤五，沉积第一介电层110，以填充所述柱形结构之间的间隙并覆盖所述导电材料层。
具体地，如图2h所示，在该步骤中所述第一介电层包括氧化物，其中所述氧化物的形成方法可以通过沉积的方法形成，例如化学气相沉积、原子层沉积等方法。
可选地，对所述第一介电层进行平坦化处理，所述平坦化处理的非限制性实例包括机械平坦化方法和化学机械抛光平坦化方法。
执行步骤六，回蚀刻所述第一介电层110，以减小所述第一介电层的厚度，露出部分所述导电材料层。
具体地，如图2i所示，在该步骤中回蚀刻所述第一介电层110至所述柱形结构底部以上，例如至所述柱形结构底部四分之一位置处，以减小所述第一介电层的厚度，露出部分所述导电材料层。
在该步骤中，选用氢氟酸HF或稀释氢氟酸DHF进行蚀刻，其中组成为HF:H2O＝1:2-1:10，所述蚀刻温度为20-25℃。
执行步骤七，去除露出的所述导电材料层109，以露出部分所述绝缘层。
具体地，如图2j所示，在该步骤中去除露出的所述导电材料层109，同时保留位于所述第一介电层下方的所述导电材料层109，以在后续的步骤中形成第二电极。
在该步骤中可以选用干法蚀刻去除所述导电材料层109，所述蚀刻压力可以为50-200mTorr，功率为200-600W，在本发明中所述处理时间为5-80s，在本发明所述蚀刻气体的流量为30-300sccm。
执行步骤八，沉积第二介电层，以填充所述柱形结构之间的间隙并覆盖露出的所述绝缘层；平坦化所述第二介电层至所述柱形结构。
具体地，如图2k所示，在该步骤中所述第二介电层包括氧化物，其中所述氧化物的形成方法可以通过沉积的方法形成，例如化学气相沉积、原子层沉积等方法。
可选地，对所述第二介电层进行平坦化处理至所述柱形结构，以露出所述柱形结构的顶部，所述平坦化处理的非限制性实例包括机械平坦化方法和化学机械抛光平坦化方法。
执行步骤九，去除所述第二介电层，以露出下方的所述导电材料，形成第二电极109ˊ。
具体地，形成第二电极的步骤包括以下步骤：
首先，如图2l所示，在所述第二介电层和所述柱形结构上形成第三介电层，以覆盖所述第二介电层和所述柱形结构；
其中，所述第三介电层包括氧化物，其中所述氧化物的形成方法可以通过沉积的方法形成，例如化学气相沉积、原子层沉积等方法。
图案化所述第三介电层，如图2m所示，以保留所述柱形结构上的所述第三介电层，去除所述第二介电层上方的所述第三介电层；在该步骤中通过干法蚀刻所述第三介电层，在本发明中可以根据所选材料的不同来选择蚀刻气体，例如在本发明中可以选择CF4、CO2、O2、N2中的一种或者多种，所述蚀刻压力可以为20-300mTorr，优选为50-150mTorr，功率为200-600W。
通过湿法清洗蚀刻去除所述第二介电层和所述第三介电层，如图2n所示，成所述第二电极。
其中去除所述第二介电层和所述第三介电层的步骤还进一步包括灰化步骤，以更加容易的去除所述第二介电层和所述第三介电层。
执行步骤十，在所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方形成吸收层，以覆盖所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构。
其中，如图2o所示，所述吸收层111包括石墨烯，其中，所述石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此选用石墨烯的光电探测器的性能得到进一步的提高。
其中，所述石墨烯可以为一层或者多层，并不据局限于某一数值，其中所述第一电极具有突出的柱形结构，所述第二电极位于所述第一电极之间的间隙，所述石墨烯位于所述第一电极和所述第二电极的上方，呈柱形结构，由于所述柱形结构的石墨烯的设置，增加了光吸收的面积，进一步提高了所述半导体光电探测器的灵敏度和性能。
在所述半导体光电探测器中，用1-3层的石墨烯覆盖所述第一电极和第二电极，以热氧化300nm绝缘层(二氧化硅)的硅片为衬底，制作上共面波导传输线的第一电极和第二电极接触形成石墨烯光电探测器GPD(graphene photodetectors)结构。
通过暗电流和光电流测试得到I-V曲线，在光照下总电流有明显的偏移，表明所述半导体光电探测器可用于光探测，并且在无外加源陋电压时也有可观的光电流产生，具有良好的性能。
在本发明中，选用石墨烯制作的光电探测器可以在很宽的波长范围(至少300nm～6um)(可见-红外)，用实现探测，具有更为广泛的应用。
至此，完成了本发明实施例的半导体光电探测器的制备过程的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。
实施例三
本发明还提供了一种电子装置，包括实施例一所述的半导体光电探测器，所述半导体光电探测器根据实施例二所述方法制备得到。
本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、数码相框、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括电路的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的电路，因而具有更好的性能。
其中，图3示出移动电话手机的示例。移动电话手机200被设置有包括在外壳201中的显示部分202、操作按钮203、外部连接端口204、扬声器205、话筒206等。
其中所述移动电话手机包括实施例一所述的半导体光电探测器，所述半导体光电探测器中用1-3层的石墨烯覆盖所述第一电极和第二电极，以热氧化300nm绝缘层(二氧化硅)的硅片为衬底，制作上共面波导传输线的第一电极和第二电极接触形成石墨烯光电探测器GPD(graphenephotodetectors)结构。通过暗电流和光电流测试得到I-V曲线，在光照下总电流有明显的偏移，表明所述半导体光电探测器可用于光探测，并且在无外加源陋电压时也有可观的光电流产生，具有良好的性能。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (10)
1.一种半导体光电探测器，其特征在于，所述半导体光电探测器包括：
半导体衬底；
第一电极，位于所述半导体衬底上，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；
隔离材料层，位于所述第一电极的表面上并覆盖所述第一电极；
第二电极，位于所述主体层上方的所述隔离材料层上；
吸收层，位于所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方。
2.根据权利要求1所述的半导体光电探测器，其特征在于，所述吸收层包括石墨烯层。
3.根据权利要求1所述的半导体光电探测器，其特征在于，所述隔离材料层包括氧化物层。
4.一种半导体光电探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有第一电极，所述第一电极包括主体层以及位于所述主体层上的相互间隔设置的若干柱形结构；
在所述第一电极表面形成绝缘层，以覆盖所述第一电极；
在所述柱形结构之间的所述绝缘层上形成第二电极；
在所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构的上方形成吸收层，以覆盖所述第二电极、所述隔离材料层和所述柱形结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述吸收层包括石墨烯层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述石墨烯层通过化学气相沉积或者低压化学气相沉积形成，沉积前驱体包括甲苯、苯、或甲烷。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，形成所述第一电极的方法包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有所述主体层；
在所述主体层上形成具有开口图案的掩膜层；
在所述开口图案中填充导电材料，以形成柱形结构的第一电极；
去除所述掩膜层。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，形成所述第二电极的方法包括：
在所述绝缘层上形成导电材料层，以覆盖所述绝缘层；
沉积第一介电层，以填充所述柱形结构之间的间隙并覆盖所述导电材料层；
回蚀刻所述第一介电层，以减小所述第一介电层的厚度，露出部分所述导电材料层；
去除露出的所述导电材料层，以露出部分所述绝缘层；
沉积第二介电层并平坦化所述第二介电层至所述柱形结构，以填充所述柱形结构之间的间隙并覆盖露出的所述绝缘层；
去除所述第二介电层，以露出下方的所述导电材料，形成第二电极。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在平坦化所述第二介电层至所述柱形结构之后还包括：
在所述第二介电层和所述柱形结构上形成第三介电层，以覆盖所述第二介电层和所述柱形结构；
图案化所述第三介电层，以保留所述柱形结构上的所述第三介电层；
通过湿法清洗去除所述第二介电层和所述第三介电层，以形成所述第二电极。
10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括权利要求1至3之一所述的半导体器件。
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