摻雜的Si襯底(1)，其電阻率為1000 Ω.cm，在其表面通過分子束外延生長方法(MM)生長出非摻雜的Si緩沖層(2)作為緩沖層其厚度為150nm;然后繼續(xù)用MBE在Si的緩沖層上生長摻硼的P型Ge層(3)，其厚度為300nm，摻雜濃度為lX102Qcm—3;繼續(xù)用MBE生長出本征Ge層(4)作為吸收層，其厚度為300nm，繼續(xù)用MBE生長出摻銻的N型Ge層(5)，摻雜濃度為lX102Qcm—3，其厚度為300nm，；繼續(xù)用MBE生長出本征的Si帽層(6)作為帽層來減小器件的暗電流，其厚度為25nm。
[0019]S2、如圖2-4所示，在外延片表面涂膠，光刻，顯影，通過濕法腐蝕出光敏區(qū)的臺面；然后在臺面的兩端蒸鍍一層Si02鈍化層(7)對器件表面進(jìn)行鈍化，鈍化膜的厚度接近于臺面的高度;然后通過在鈍化層涂膠，光刻，顯影，濕法腐蝕出開孔電極，在去除鈍化層的區(qū)域蒸鍍鈦鉑金電極層，作為器件的第一金屬電極層(8)。
[0020]S3、如圖5所示，在臺面的表面，通過熱蒸發(fā)蒸鍍一層lOOnm的金屬銀網(wǎng)格層(9)，通過涂膠，曝光，顯影，濕法腐蝕出金屬網(wǎng)格同時(shí)去除背電極區(qū)域的金屬銀，網(wǎng)格大小為200X200 X 5um(200 X 200um是金屬網(wǎng)格的大小，5um是線寬)。
[0021]S4、如圖6所示，選擇一塊干凈的金屬鉑片，將鉑片放入化學(xué)氣相反應(yīng)沉積室內(nèi)。首先在反應(yīng)室內(nèi)反復(fù)通入氬氣2-3次，去除腔體內(nèi)雜質(zhì)氣體;然后通入氫氣升溫到1040°C，保持一個(gè)小時(shí)，對鉑片進(jìn)行退火處理;通入甲烷氣體，在1040°C的環(huán)境下保持10分鐘，讓甲烷在鉑片表面分解成核;最后降溫讓石墨烯在鉑片表面析出，生長出來了較高質(zhì)量的石墨烯層(10)。將石墨烯上面旋涂一層PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作為保護(hù)和支撐層，將石墨烯放入lmol/L的NaCl通過鼓泡法將石墨烯轉(zhuǎn)移到具有金屬網(wǎng)格的外延片的襯底上，最后通過丙酮把石墨烯表面的PMMA膠去除，然后再退火，實(shí)現(xiàn)石墨烯和金屬網(wǎng)格電極的結(jié)合。
[0022]S5、在石墨烯的表面邊緣的部分蒸鍍金屬層作為連接外電路的第二金屬電極層
(11)，然后制備一層增透膜層(12)，至此，器件制作完成。
[0023]作為本發(fā)明的可變換實(shí)施例，上述步驟中所述光電探測器中的各元件的制備工藝不限于此，現(xiàn)有技術(shù)中的能達(dá)到相同效果的其他處理工藝，以及根據(jù)不同材料選擇對應(yīng)的處理工藝均能達(dá)到本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鍺硅光電探測器，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)包括在P型摻雜的Si襯底(1)上依次外延非摻雜的Si緩沖層(2)，P型重?fù)诫sGe層(3)，i型Ge層作為吸收層(4) 4型重?fù)诫sGe層(5);所述N型重?fù)诫sGe層(5)上設(shè)置Si帽層(6);刻蝕形成臺面所述的P型重?fù)诫sGe層(3)上設(shè)置鈍化層(7);所述鈍化層上開孔，在通孔內(nèi)壁設(shè)置金屬電極作為第一電極(8);所述Si帽層(6)上設(shè)置金屬銀層(9)，石墨烯層(10)，作為外電路連接的第二金屬電極層(11)，增透膜層(12)。2.如權(quán)利要求1所述的一種鍺硅光電探測器，其特征在于，所使用的金屬網(wǎng)格的材料為銀，金屬網(wǎng)格的大小為200um*200um，線寬為5um。3.權(quán)利要求1所述的一種鍺硅光電探測器，其特征在于，所選用的石墨烯是單層或者多層石墨稀。4.如權(quán)利要求1所述一種鍺硅光電探測器，其特征在于，所述的金屬網(wǎng)格層(9)和石墨烯層(10)組合成器件復(fù)合透明電極，上面設(shè)置的第二電極層(11)為外電路連接所用。5.—種權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鍺硅光電探測器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、選用一塊弱P型摻雜的Si襯底(1)，通過分子束外延的方法，依次在表面生長出非摻雜的Si緩沖層(2) 4型重?fù)诫sGe層(3)，i型Ge層作為吸收層(4) 4型重?fù)诫sGe層(5)，Si帽層(6)； 52、刻蝕出臺面，蒸鍍一層鈍化層(7); 53、刻蝕鈍化層形成開孔電極區(qū)域，鍍金屬作為第一電極(8); 54、在外延片的表面蒸鍍一層金屬銀層(9)，然后通過光刻，濕法腐蝕出金屬網(wǎng)格； 55、選用一塊干凈的金屬鈾片，放入化學(xué)氣相沉積反應(yīng)室，通入甲燒和氫氣，生長出石墨稀(10)； 56、通過鼓泡轉(zhuǎn)移的方法，將石墨烯轉(zhuǎn)移至具有金屬網(wǎng)格的外延片，金屬鉑片可以再次回收利用； 57、蒸鍍一層金屬層，作為連接外電路連接第二電極(11); 58、蒸鍍一層增透膜層(12)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍺硅光電探測器的制備方法，其特征在于:步驟S4中，所使用的金屬網(wǎng)格的材料為銀，金屬網(wǎng)格的大小為200um*200um，線寬為5um。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍺硅光電探測器的制備方法，其特征在于:步驟S5中，所選用的石墨烯是單層或者多層石墨烯。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍺硅光電探測器的制備方法，其特征在于:步驟S6中，所述的金屬網(wǎng)格層(9)和石墨烯層(10)組合成復(fù)合透明電極，上面設(shè)置的第二電極層(11)為外電路連接所用。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鍺硅光電探測器及制備方法，所述探測器的外延結(jié)構(gòu)包括在P型Si襯底上依次外延生長本征Si緩沖層，P型重?fù)诫sGe層，i型Ge層，N型重?fù)诫sGe層，Si帽層；然后在外延層上蒸鍍金屬銀層，做出特定的網(wǎng)格形狀；最后，轉(zhuǎn)移一層石墨烯在金屬網(wǎng)格上，退火形成石墨烯金屬網(wǎng)格復(fù)合透明電極。本發(fā)明技術(shù)方案能夠獲得較高質(zhì)量的石墨烯透明電極，同時(shí)避免了原有蒸鍍厚金屬占用較大的光敏面積的缺點(diǎn)，在相同光敏臺面面積下，此復(fù)合電極顯著地提高了鍺硅光電探測器的光譜響應(yīng)度和耦合效率；此外，石墨烯生長的金屬襯底可以重復(fù)利用，有效地降低了光電探測器的成本。
【IPC分類】H01L31/105, H01L31/18, H01L31/0224
【公開號】CN105470318
【申請?zhí)枴緾N201510938680
【發(fā)明人】劉健, 胡雙元
【申請人】蘇州矩陣光電有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月16日