CN108231920A - 带氮化硅致应力结构的硅基探测器及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带氮化硅致应力结构的硅基探测器，该硅基探测器在光敏区表面设置有微结构阵列，微结构阵列表面覆盖有氮化硅应力层；本发明还公开了前述硅基探测器的制作方法；本发明的有益技术效果是：提出了一种带氮化硅致应力结构的硅基探测器及制作方法，采用本发明方案后，可通过氮化硅应力层向衬底施加应力，从而使衬底持续受到应力作用，改变衬底的吸收特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅基探测器技术，尤其涉及一种带氮化硅致应力结构的硅基探测器及制作方法。
背景技术
现有硅基光电探测器的光敏区，一般通过不同注入条件、不同外延厚度和响应增强结构等方式来
达到对某特定波长的最大化吸收；但是，由于受硅材料截止波长小于1100μm的限制，只能在短波长
范围内应用；此外，现有的光敏区增强手段，无法对衬底层的吸收系数起到调整效果。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种带氮化硅致应力结构的硅基探测器，包括硅材质的光敏区；其创新在于：所述光敏区表面设置有微结构阵列，微结构阵列表面覆盖有氮化硅应力层；所述微结构阵列由多个凸起结构组成；单个凸起结构为下大上小的圆台；所述氮化硅应力层的形貌与凸起结构匹配；相邻凸起结构之间设置有隔离槽，隔离槽的深度达到光敏区表面。
前述方案的原理是：通过引入张应力的方式提高硅衬底的光吸收波长，是一种现有理论，但由于缺乏相应的实现手段，前述理论在实际生产中的应用效果较差；针对前述理论的应用，发明人进行了大量研究，在研究过程中发现，将微结构阵列和氮化硅应力层按前述方案设置后，由于氮化硅应力层比较致密，氮化硅应力层中的原子排列较紧密，原子间表现为相互排斥，使氮化硅应力层具有膨胀的趋势；氮化硅应力层覆盖在凸起结构表面后，氮化硅应力层上的应力会作用在圆台的顶面和锥面上，由于圆台底部连接在下方的衬底上，作用在圆台上的应力又会进一步地向衬底深处传递，从而使应力作用到衬底内部，最终就能改变硅衬底的光吸收波长。
优选地，所述氮化硅应力层的厚度为100-300nm。
本发明还提出了一种硅基探测器的制作方法，其创新在于：所述方法包括：
光敏区制作好后，1)采用光刻工艺，在光敏区表面光刻出多个圆柱结构；
2)采用刻蚀工艺或腐蚀工艺对光敏区表面进行处理，将所述圆柱结构处理为下大上小的圆台；
3)采用PECVD工艺或LPCVD工艺，在光敏区表面淀积一定厚度的氮化硅膜；
4)采用光刻工艺对氮化硅膜进行处理，使氮化硅膜的形貌与多个圆台匹配；
5)采用刻蚀工艺，在氮化硅膜上刻蚀出隔离槽，隔离槽的深度达到光敏区表面，相邻圆台之间通过隔离槽隔离。
本领域技术人员应该清楚，硅基探测器上存在多种功能结构，本发明的主要创新点是在硅基探测器中设置氮化硅致应力结构，其他功能结构与本发明的创新点关联性不大，故前述方案中未对其他功能结构及相关制作工艺作详细介绍；具体实施时，可先按现有工艺制作出衬底、光敏区等结构，光敏区制作好后，先在光敏区上制作出氮化硅致应力结构，然后再按现有工艺制作出相应的引线层等结构。
本发明的有益技术效果是：提出了一种带氮化硅致应力结构的硅基探测器及制作方法，采用本发明方案后，可通过氮化硅应力层向衬底施加应力，从而使衬底持续受到应力作用，改变衬底的吸收特性。
附图说明
图1、本发明的硅基探测器的结构示意图；
图2、凸起结构放大图；
图3、微结构阵列俯视图；
图中各个标记所对应的名称分别为：光敏区1、凸起结构1-1、氮化硅应力层2、隔离槽3、本征层4、N型层5、下电极6、金属接触层7。
具体实施方式
一种带氮化硅致应力结构的硅基探测器，包括硅材质的光敏区1；其创新在于：所述光敏区1表面设置有微结构阵列，微结构阵列表面覆盖有氮化硅应力层2；所述微结构阵列由多个凸起结构1-1组成；单个凸起结构1-1为下大上小的圆台；所述氮化硅应力层2的形貌与凸起结构1-1匹配；相邻凸起结构1-1之间设置有隔离槽3，隔离槽3的深度达到光敏区1表面。
进一步地，所述氮化硅应力层2的厚度为100-300nm。
一种硅基探测器的制作方法，其创新在于：所述方法包括：
光敏区1制作好后，1)采用光刻工艺，在光敏区1表面光刻出多个圆柱结构；
2)采用刻蚀工艺或腐蚀工艺对光敏区1表面进行处理，将所述圆柱结构处理为下大上小的圆台；
3)采用PECVD工艺或LPCVD工艺，在光敏区1表面淀积一定厚度的氮化硅膜；
4)采用光刻工艺对氮化硅膜进行处理，使氮化硅膜的形貌与多个圆台匹配；
5)采用刻蚀工艺，在氮化硅膜上刻蚀出隔离槽3，隔离槽3的深度达到光敏区1表面，相邻圆台之间通过隔离槽3隔离。
Claims (3)
1.一种带氮化硅致应力结构的硅基探测器，包括硅材质的光敏区(1)；其特征在于：所述光敏区(1)表面设置有微结构阵列，微结构阵列表面覆盖有氮化硅应力层(2)；所述微结构阵列由多个凸起结构(1-1)组成；单个凸起结构(1-1)为下大上小的圆台；所述氮化硅应力层(2)的形貌与凸起结构(1-1)匹配；相邻凸起结构(1-1)之间设置有隔离槽(3)，隔离槽(3)的深度达到光敏区(1)表面。
2.根据权利要求1所述的带氮化硅致应力结构的硅基探测器，其特征在于：所述氮化硅应力层(2)的厚度为100-300nm。
3.一种硅基探测器的制作方法，其特征在于：所述方法包括：
光敏区(1)制作好后，1)采用光刻工艺，在光敏区(1)表面光刻出多个圆柱结构；
2)采用刻蚀工艺或腐蚀工艺对光敏区(1)表面进行处理，将所述圆柱结构处理为下大上小的圆台；
3)采用PECVD工艺或LPCVD工艺，在光敏区(1)表面淀积一定厚度的氮化硅膜；
4)采用光刻工艺对氮化硅膜进行处理，使氮化硅膜的形貌与多个圆台匹配；
5)采用刻蚀工艺，在氮化硅膜上刻蚀出隔离槽(3)，隔离槽(3)的深度达到光敏区(1)表面，相邻圆台之间通过隔离槽(3)隔离。
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