本發(fā)明涉及一種光電探測器，尤其涉及一種1064nm增強型Si-PIN光電探測器及其制作方法。
背景技術：
通常硅材料對長波光子的吸收系數(shù)小、穿透深度大，即使優(yōu)化設計硅光電探測器耗盡區(qū)寬度和有源區(qū)增透膜，其對1064nm波長的響應度都小于0.30A/W。
黑硅層是一種對硅表面進行微結構化處理后獲得的材料層，它對可見光及近紅外光的吸收率可達到90%以上，且其光譜吸收范圍覆蓋了近紫外~近紅外波段（0.25μm~2.5μm）。在現(xiàn)有“黑硅”技術中，一般是在Si-PIN光電探測器的光敏面形成黑硅層，然后再在黑硅層上形成P+區(qū)；發(fā)明人對前述現(xiàn)有技術進行了深入研究，并發(fā)現(xiàn)前述的現(xiàn)有技術存在如下問題：黑硅層表面鈍化效果較差，器件暗電流控制較難，可靠性和穩(wěn)定性較差，難以實現(xiàn)產品化生產。
技術實現(xiàn)要素：
針對背景技術中的問題，本發(fā)明提出了一種1064nm增強型Si-PIN光電探測器，其創(chuàng)新在于：所述1064nm增強型Si-PIN光電探測器由N型襯底層、P+區(qū)、黑硅層、N+區(qū)、鈍化膜、增透膜、P電極和N電極組成；
所述P+區(qū)形成于N型襯底層的正面；所述黑硅層形成于N型襯底層的背面；所述增透膜覆蓋在P+區(qū)表面，增透膜上設置有P電極孔，P電極設置于P電極孔內并與P+區(qū)接觸；所述N+區(qū)覆蓋在黑硅層表面；所述鈍化膜覆蓋在N+區(qū)表面，鈍化膜上設置有N電極孔，N電極設置于N電極孔內并與N+區(qū)接觸；所述P+區(qū)形成有源區(qū)。
采用前述方案后，黑硅層形成于Si-PIN光電探測器的背面，提高了對可見光及近紅外光的吸收率，解決了傳統(tǒng)Si光電探測器對1064nm波長響應度較小等問題。經實驗驗證，相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的器件具備如下優(yōu)點：易于與現(xiàn)有標準工藝兼容，且制備工藝過程簡單，“黑硅”表面損傷小，暗電流小、響應度高、穩(wěn)定可靠，容易實現(xiàn)器件產品化生產。
優(yōu)選地，所述P+區(qū)由N型襯底層表層經高溫硼擴散摻雜而得，摻雜濃度范圍為1×1019/cm3 ~ 5×1020/cm3，結深為2.0μm ~ 4.0μm。
優(yōu)選地，所述黑硅層由N型襯底層背面經高能飛秒激光脈沖掃描、瞬態(tài)熔融N型襯底層表面而得，高能飛秒激光脈沖的激光波長為800nm，脈沖寬度為100fs，頻率為1kHz。
優(yōu)選地，所述N+區(qū)由黑硅層表層經高溫磷擴散摻雜而得，摻雜濃度為1×1019 /cm3~ 5×1020 /cm3，結深為1.0μm ~ 3.0μm。
為了便于本領域技術人員實施，本發(fā)明還公開了一種1064nm增強型Si-PIN光電探測器制作方法，其創(chuàng)新在于：所述方法的工藝步驟如下：1）提供N型襯底層；
2）在N型襯底層正面生長氧化層；
3）在氧化層上光刻出有源區(qū)；
4）對有源區(qū)進行摻雜處理，形成P+區(qū)；
5）在N型襯底層正面生長增透膜；
6）對N型襯底層背面進行減薄處理；
7）采用高能飛秒激光脈沖對N型襯底層背面進行掃描，使N型襯底層表面的硅瞬態(tài)熔融，獲得黑硅層；
8）對黑硅層的表層進行摻雜處理，形成N+區(qū)；
9）在黑硅層表面生長鈍化膜；
10）在增透膜和鈍化膜上分別光刻出P電極孔和N電極孔；
11）在P電極孔和N電極孔內分別制作出P電極和N電極。
優(yōu)選地，步驟4）中，采用高溫硼擴散摻雜形成P+區(qū)，摻雜濃度范圍為1×1019/cm3 ~ 5×1020/cm3，結深為2.0μm ~ 4.0μm。
優(yōu)選地，步驟7）中，高能飛秒激光脈沖的激光波長為800nm，脈沖寬度為100fs，頻率為1kHz。
優(yōu)選地，步驟8）中，采用高溫磷擴散摻雜形成N+區(qū)，摻雜濃度為1×1019 /cm3 ~ 5×1020 /cm3，結深為1.0μm ~ 3.0μm。
本發(fā)明的有益技術效果是：本發(fā)明的光電探測器在1064nm波長處的響應度可達0.6A/W，比普通器件響應度提高了一倍，同時，該光電探測器還具有成本低、易于集成、響應速度快和響應度高、穩(wěn)定可靠等特點，在大規(guī)模市場化方面具有顯著的優(yōu)勢。
附圖說明
圖1、本發(fā)明的結構示意圖；
圖中各個標記所對應的名稱分別為：N型襯底層1、P+區(qū)2、黑硅層3、N+區(qū)4、鈍化膜5、增透膜6、P電極7、N電極8。
具體實施方式
一種1064nm增強型Si-PIN光電探測器，其創(chuàng)新在于：所述1064nm增強型Si-PIN光電探測器由N型襯底層1、P+區(qū)2、黑硅層3、N+區(qū)4、鈍化膜5、增透膜6、P電極7和N電極8組成；
所述P+區(qū)2形成于N型襯底層1的正面；所述黑硅層3形成于N型襯底層1的背面；所述增透膜6覆蓋在P+區(qū)2表面，增透膜6上設置有P電極孔，P電極7設置于P電極孔內并與P+區(qū)2接觸；所述N+區(qū)4覆蓋在黑硅層3表面；所述鈍化膜5覆蓋在N+區(qū)4表面，鈍化膜5上設置有N電極孔，N電極8設置于N電極孔內并與N+區(qū)4接觸；所述P+區(qū)2形成有源區(qū)。
進一步地，所述P+區(qū)2由N型襯底層1表層經高溫硼擴散摻雜而得，摻雜濃度范圍為1×1019/cm3 ~ 5×1020/cm3，結深為2.0μm ~ 4.0μm。
進一步地，所述黑硅層3由N型襯底層1背面經高能飛秒激光脈沖掃描、瞬態(tài)熔融N型襯底層1表面而得，高能飛秒激光脈沖的激光波長為800nm，脈沖寬度為100fs，頻率為1kHz。
進一步地，所述N+區(qū)4由黑硅層3表層經高溫磷擴散摻雜而得，摻雜濃度為1×1019 /cm3 ~ 5×1020 /cm3，結深為1.0μm ~ 3.0μm。
一種1064nm增強型Si-PIN光電探測器制作方法，其創(chuàng)新在于：所述方法的工藝步驟如下：1）提供N型襯底層1；
2）在N型襯底層1正面生長氧化層；
3）在氧化層上光刻出有源區(qū)；
4）對有源區(qū)進行摻雜處理，形成P+區(qū)2；
5）在N型襯底層1正面生長增透膜6；
6）對N型襯底層1背面進行減薄處理；
7）采用高能飛秒激光脈沖對N型襯底層1背面進行掃描，使N型襯底層1表面的硅瞬態(tài)熔融，獲得黑硅層3；
8）對黑硅層3的表層進行摻雜處理，形成N+區(qū)4；
9）在黑硅層3表面生長鈍化膜5；
10）在增透膜6和鈍化膜5上分別光刻出P電極孔和N電極孔；
11）在P電極孔和N電極孔內分別制作出P電極7和N電極8。
進一步地，步驟4）中，采用高溫硼擴散摻雜形成P+區(qū)2，摻雜濃度范圍為1×1019/cm3 ~ 5×1020/cm3，結深為2.0μm ~ 4.0μm。
進一步地，步驟7）中，高能飛秒激光脈沖的激光波長為800nm，脈沖寬度為100fs，頻率為1kHz。
進一步地，步驟8）中，采用高溫磷擴散摻雜形成N+區(qū)4，摻雜濃度為1×1019 /cm3 ~ 5×1020 /cm3，結深為1.0μm ~ 3.0μm。