发明名称 光检测器及其制造方法
摘要 一种光检测器(Photodetector)及其制造方法。此光检测器,至少包括硒化锌(SeZn)基板、硒化锌主动层位于硒化锌基板上、第一电极位于硒化锌主动层之第一部分上、以及第二电极位于硒化锌主动层之一第二部分上,其中第一电极与第二电极分开。
申请公布号 TWI281267 申请公布日期 2007.05.11
申请号 TW094111075 申请日期 2005.04.07
申请人 国立成功大学 发明人 苏炎坤;张守进;邱裕中;王俊凯;林天坤
分类号 H01L31/0272(2006.01) 主分类号 H01L31/0272(2006.01)
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种光检测器,至少包括: 一硒化锌(SeZn)基板; 一硒化锌主动层位于该硒化锌基板上,其中该硒化 锌主动层系以同质磊晶方式成长于该硒化锌基板 上; 一第一电极位于该硒化锌主动层之一第一部分上; 以及 一第二电极位于该硒化锌主动层之一第二部分上, 其中该第一电极与该第二电极分开。 2.如申请专利范围第1项所述之光检测器,其中该硒 化锌主动层为一n型掺杂之磊晶层。 3.如申请专利范围第2项所述之光检测器,其中该硒 化锌主动层具有一n型掺质,且该n型掺质系选自于 由氯(Cl)、碘(I)以及铟(In)所组成之一族群。 4.如申请专利范围第1项所述之光检测器,其中该硒 化锌主动层为一未掺杂之磊晶层。 5.如申请专利范围第1项所述之光检测器,其中该硒 化锌主动层之厚度介于实质1m至实质2m之间。 6.如申请专利范围第1项所述之光检测器,其中该第 一电极与该第二电极之材质系一透明导电材料。 7.如申请专利范围第6项所述之光检测器,其中该透 明导电材料系选自于由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌( IZO)、掺杂铝之氧化锌(ZnO:Al, AZO)以及钛钨合金(TiW) 所组成之一族群。 8.如申请专利范围第1项所述之光检测器,其中该第 一电极为一第一指状结构,该第二电极为一第二指 状结构,且该第一指状结构具有一第一接合部以及 复数个第一指部,该第二指状结构具有一第二接合 部以及复数个第二指部,而该些第一指部之一端连 接至该第一接合部,该些第二指部之一端连接至该 第二接合部。 9.如申请专利范围第8项所述之光检测器,其中该第 一指状结构与该第二指状结构呈指叉状排列,且该 些第一指部与该些第二指部定义出一主动区域。 10.如申请专利范围第9项所述之光检测器,其中该 主动区域之面积实质等于200200m2。 11.如申请专利范围第10项所述之光检测器,其中每 一该些第一指部与每一该些第二指部的指宽实质 等于10m。 12.如申请专利范围第11项所述之光检测器,其中每 一该些第一指部与相邻之该些第二指部之间的距 离实质等于10m。 13.如申请专利范围第8项所述之光检测器,更至少 包括二焊接接触垫分别位于该第一接合部与该第 二接合部上,其中该些焊接接触垫之材质为金膜。 14.如申请专利范围第9项所述之光检测器,其中该 些焊接接触垫之厚度实质等于1m。 15.如申请专利范围第1项所述之光检测器,其中该 第一电极与该第二电极之厚度介于实质80nm与实质 120nm之间。 16.一种光检测器之制造方法,至少包括: 提供一硒化锌基板; 同质磊晶成长一硒化锌主动层于该硒化锌基板上; 以及 形成一第一电极与一第二电极分别位于该硒化锌 主动层之一第一部分与一第二部分上,其中该第一 电极与该第二电极分开。 17.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中同质磊晶成长该硒化锌主动层之步骤至 少包括利用一电子束磊晶制程。 18.如申请专利范围第17项所述之光检测器之制造 方法,其中该电子束磊晶制程至少包括使用复数个 来源材料,且该些来源材料至少包括锌以及硒。 19.如申请专利范围第17项所述之光检测器之制造 方法,其中该电子束磊晶制程至少包括使用一n型 掺杂源以及一载气,且该n型掺杂源系选自于氯化 锌(ZnCl2)、含碘材料以及含铟材料所组成之一族群 ,而该载气至少包括氢气。 20.如申请专利范围第19项所述之光检测器之制造 方法,其中该电子束磊晶制程之一反应温度实质上 控制在300℃。 21.如申请专利范围第20项所述之光检测器之制造 方法,其中该n型掺杂源之一温度实质上控制在100 ℃。 22.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中同质磊晶成长该硒化锌主动层之步骤至 少包括使用一有机金属化学气相沉积(MOCVD)制程或 一脉冲雷射沉积(PLD)制程。 23.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中该硒化锌主动层为一n型掺杂之磊晶层 。 24.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中该硒化锌主动层为一未掺杂之磊晶层。 25.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中该硒化锌主动层之厚度介于实质1m至 实质2m之间。 26.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中于同质磊晶成长该硒化锌主动层之步骤 与形成该第一电极与该第二电极之步骤之间,更至 少包括对该硒化锌基板与该硒化锌主动层之结构 进行一清洁处理,且该清洁处理至少包括: 将该硒化锌基板与该硒化锌主动层之结构浸入一 盐酸稀释液中并持续一第一时间; 将该硒化锌基板与该硒化锌主动层之结构浸入一 氧化缓冲蚀刻液(BOE)中并持续一第二时间; 利用丙酮进行一第一清洗步骤并持续一第三时间; 利用甲醇进行一第二清洗步骤并持续一第四时间; 以及 利用水进行一第二清洗步骤并持续一第五时间。 27.如申请专利范围第26项所述之光检测器之制造 方法,其中该第一时间实质等于1分钟,该第二时间 实质等于1分钟,该第三时间实质等于5分钟,该第四 时间实质等于5分钟,且该第五时间实质等于5分钟 。 28.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中该第一电极与该第二电极之材质系一透 明导电材料。 29.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中该第一电极与该第二电极之材质系系选 自于由氧化铟锡、氧化铟锌、掺杂铝之氧化锌以 及钛钨合金所组成之一族群。 30.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中形成该第一电极与该第二电极之步骤至 少包括: 形成一光阻层位于部分之该硒化锌主动层上,其中 该光阻层具有一电极图案结构而暴露出另一部分 之该硒化锌主动层; 沉积一电极材料层位于该光阻层以及该硒化锌主 动层之该暴露部分上;以及 进行一掀除步骤,藉以移除该光阻层以及位于该光 阻层上之该电极材料层,并留下位于该硒化锌主动 层之该暴露部分上之该电极材料层。 31.如申请专利范围第30项所述之光检测器之制造 方法,其中沉积该电极材料层之步骤系利用一磁控 溅镀制程。 32.如申请专利范围第31项所述之光检测器之制造 方法,其中该磁控溅镀制程至少包括: 使用一溅镀来源气体,其中该溅镀来源气体至少包 括氩气,且该溅镀来源气体之流率控制在实质等于 10sccm; 控制一反应压力介于实质5mTorr至实质10mTorr之间; 以及 控制一反应功率介于实质40W至实质100W之间。 33.如申请专利范围第31项所述之光检测器之制造 方法,其中该第一电极与该第二电极之材质为氧化 铟锡,且该磁控溅镀制程更至少包括使用一氧化铟 锡靶材,而该氧化铟锡靶材之成分为包括90%之氧化 铟(In2O3)与10%之氧化锡(SnO2)。 34.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中该第一电极与该第二电极之厚度介于实 质80nm与实质120nm之间。 35.如申请专利范围第16项所述之光检测器之制造 方法,其中该第一电极为一第一指状结构,该第二 电极为一第二指状结构,且该第一指状结构具有一 第一接合部以及复数个第一指部,该第二指状结构 具有一第二接合部以及复数个第二指部,而该些第 一指部之一端连接至该第一接合部,该些第二指部 之一端连接至该第二接合部。 36.如申请专利范围第35项所述之光检测器之制造 方法,其中该第一指状结构与该第二指状结构呈指 叉状排列,该些第一指部与该些第二指部定义出一 主动区域。 37.如申请专利范围第36项所述之光检测器之制造 方法,其中该主动区域之面积实质等于200200m2。 38.如申请专利范围第37项所述之光检测器之制造 方法,其中每一该些第一指部与每一该些第二指部 的指宽实质等于10m。 39.如申请专利范围第38项所述之光检测器之制造 方法,其中每一该些第一指部与相邻之该些第二指 部之间的距离实质等于10m。 40.如申请专利范围第35项所述之光检测器之制造 方法,其中于形成该第一电极与该第二电极后,更 至少包括形成二焊接接触垫分别位于该第一接合 部与该第二接合部上,其中该些焊接接触垫之材质 为金膜。 41.如申请专利范围第40项所述之光检测器之制造 方法,其中该些焊接接触垫之厚度实质等于1m。 42.如申请专利范围第40项所述之光检测器之制造 方法,其中每一该些焊接接触垫系利用一铝线与一 金属封装壳(TO-CAN)电性连接。 图式简单说明: 第1图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种光检 测器之立体示意图。 第2图系绘示第1图之光检测器的上视图。 第3图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种光检 测器中之同质磊晶硒化锌主动层之HRXRD分析图。 第4图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种光检 测器中之同质磊晶硒化锌主动层之PL光谱图。 第5图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种光检 测器中之同质磊晶硒化锌主动层之Hall量测图。 第6图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种光检 测器之电压-电流图。 第7图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种光检 测器之光响应图。 第8图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种光检 测器之低频杂讯图。
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