專利名稱：有機/無機異質(zhì)結(jié)光電探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于半導(dǎo)體光電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的一種光電探測器。
背景技術(shù)：
光電探測器是將光的能量(光子)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷哪芰?電壓或電流)的電子元器件。它是光電子系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵器件。在光通信、光纖傳感、電視、控調(diào)、激光測距、跟蹤、制導(dǎo)、譯碼器以及自動控制等民用和軍事建設(shè)中，都大量應(yīng)用各種不同類型的光電探測器。目前國內(nèi)研究試制和生產(chǎn)的半導(dǎo)體光電探測器，完全是由無機半導(dǎo)體材料(如Ge、Si、GaAs等)形成p-n結(jié)制成的。半導(dǎo)體光電探測器的參數(shù)及其應(yīng)用范圍與其采用的材料類別密切相關(guān)。在實際應(yīng)用中，波長小于1000nm的波段范圍內(nèi)，半導(dǎo)體單晶硅(Si)是自前在光電探測器制造中常用的基底材料，利用半導(dǎo)體單晶硅(Si)，通過平面工藝的方法可制成現(xiàn)在廣泛使用的光電二極管(PD)和雪崩光電二極管(APD)。這兩種器件均是同質(zhì)結(jié)，即在Si單晶的表面，通過氧化、光刻窗口、選擇性雜質(zhì)擴散等工藝制成。生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高、成品率較低。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型旨在開拓和發(fā)展半導(dǎo)體材料和器件的基礎(chǔ)上，提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低、適合大批量生產(chǎn)的新型異質(zhì)結(jié)光電探測器。
上述目的是通過以下技術(shù)措施實觀的一種新型異質(zhì)結(jié)光電探測器，由陶瓷管座、透明還氧樹脂、金屬墊片、芯片及管腳組成，其特征在于光電探測器的芯片是以無機半導(dǎo)體材料p-Si單晶為基底材料層，其表面為真空蒸發(fā)的有機半導(dǎo)體材料苝四甲酸二酐(PTCDA)層，有機半導(dǎo)體材料苝四甲酸二酐(PTCDA)層的表面濺射有ITO膜；p-Si單晶基底材料層的背面為真空蒸發(fā)的鋁電極層。
上述異質(zhì)結(jié)光電探測器具有以下積極效果①利用真空蒸發(fā)的方法形成有機/無機同型異質(zhì)結(jié)復(fù)合層結(jié)構(gòu)，在p-n結(jié)的形成原理和方法上明顯創(chuàng)新；②這種結(jié)構(gòu)的光電探測器，使工藝大大簡化，不需要光刻及擴散，因此降低了生產(chǎn)成本，并提高了成品率；③經(jīng)過測試，該光電探測器的性能具有對光的帶寬(450nm～1100nm)響應(yīng)寬，量子效率高(光—電轉(zhuǎn)換效率可達100％)，適于大批量生產(chǎn)，且在低、高溫使用環(huán)境穩(wěn)定性及可靠性好等特點。


附圖為光電探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
圖中1-陶瓷管座；2-透明還氧樹脂；3-金屬墊片；4-芯片；5-管腳；6-p-Si單晶基底材料層；7-有機半導(dǎo)體材料苝四甲酸二酐(PTCDA)層；8-ITO膜；9-鋁電極層。
如圖所示，本實用新型提供的異質(zhì)結(jié)光電探測器，其整體外形結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)產(chǎn)品基本相同，都是由陶瓷管座1、透明還氧樹脂2、金屬墊片3、芯片4及管腳5組成。其創(chuàng)新點在于光電探測器的芯片采取了有機/無機同型異質(zhì)結(jié)復(fù)合層結(jié)構(gòu)，即以無機半導(dǎo)體材料p-Si單晶為基底材料層6，其表面為真空蒸發(fā)的有機半導(dǎo)體材料苝四甲酸二酐(PTCDA)層7；有機半導(dǎo)體材料苝四甲酸二酐(PTCDA)層7的表面濺射有ITO膜8；p-Si單晶基底材料層6的背面為真空蒸發(fā)的鋁電極層9，厚200nm。
上述異質(zhì)結(jié)光電探測器是按下列工藝路線制作出來的將已拋光的p-Si單晶經(jīng)化學(xué)清洗后，用大量去離子水沖洗干凈后，在其表面生長2000A°左右的SiO2層后，在30％濃度的HF溶液中室溫下將其SiO2層腐蝕后，用大量去離子水沖洗干凈后烘干；背面真空蒸發(fā)鋁電極(厚200nm)后，在氫氣保護氣氛中合金化處理；保護背面鋁層并在20％的HF溶液中腐蝕Si片表面，經(jīng)大量去離子水沖洗干凈后，在氮氣保護下紅外燈烘干，快速進入真空蒸發(fā)室蒸發(fā)有機半導(dǎo)體材料PTCDA(厚200nm)。在磁控濺射臺中濺射ITO膜(Sn2O3∶SnO2＝90％∶10％)。再經(jīng)劃片、裝架、壓焊電極，用透明還氧樹脂封頂，在高、低溫環(huán)境下貯存48小時，測試打印。
權(quán)利要求1.一種有機/無機異質(zhì)結(jié)光電探測器，由陶瓷管座(1)、透明還氧樹脂(2)、金屬墊片(3)、芯片(4)及管腳(5)組成，其特征在于光電探測器的芯片(4)采取有機/無機同型異質(zhì)結(jié)復(fù)合層結(jié)構(gòu)，即以無機半導(dǎo)體材料p-Si單晶為基底材料層(6)，其表面為真空蒸發(fā)的有機半導(dǎo)體材料苝四甲酸二酐PTCDA層(7)；有機半導(dǎo)體材料苝四甲酸二酐PTCDA層(7)的表面濺射有ITO膜(8)；p-Si單晶基底材料層(6)的背面為真空蒸發(fā)的鋁電極層(9)。
專利摘要一種有機/無機異質(zhì)結(jié)光電探測器，由陶瓷管座(1)、透明還氧樹脂(2)、金屬墊片(3)、芯片(4)及管腳(5)組成，其特征在于芯片(4)是以無機半導(dǎo)體材料p－Si單晶為基底材料層(6)，其表面為真空蒸發(fā)的有機半導(dǎo)體材料PTCDA層(7)；PTCDA層(7)的表面濺射有ITO膜(8)；基底材料層(6)的背面為真空蒸發(fā)的鋁電極層(9)。該光電探測器利用真空蒸發(fā)的方法形成有機/無機同型異質(zhì)結(jié)復(fù)合層結(jié)構(gòu)，在p－n結(jié)的形成原理和方法上明顯創(chuàng)新，從而使工藝大大簡化，不需要光刻及擴散，因此降低了生產(chǎn)成本，并提高了成品率，經(jīng)測試具有對光的帶寬(450nm～1100nm)響應(yīng)寬，量子效率高(光—電轉(zhuǎn)換效率可達100％)，適于大批量生產(chǎn)，且在低、高溫使用環(huán)境穩(wěn)定性及可靠性好等特點。
文檔編號H01L31/00GK2578985SQ0225244
公開日2003年10月8日 申請日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者張福甲, 張旭 申請人:蘭州大學(xué)