一种光电二极管及其制作方法、电子设备
阅读：1020发布：2020-07-13
专利汇可以提供一种光电二极管及其制作方法、电子设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种光电 二极管 及其制作方法、 电子 设备，涉及光电转换技术领域，为解决现有的 光电二极管 的光电转换效率较低的问题。所述光电二极管包括：层叠设置的第一 电极 层和 半导体 结构，所述半导体结构背向所述第一电极层的表面具有第一凹凸结构；设置在所述半导体结构背向所述第一电极层的表面的透明电极层，所述透明电极层背向所述第一电极层的表面具有第二凹凸结构。本发明提供的光电二极管用于将光 信号 转换为 电信号 。，下面是一种光电二极管及其制作方法、电子设备专利的具体信息内容。
1.一种光电二极管，其特征在于，包括：
层叠设置的第一电极层和半导体结构，所述半导体结构背向所述第一电极层的表面具有第一凹凸结构；
设置在所述半导体结构背向所述第一电极层的表面的透明电极层，所述透明电极层背向所述第一电极层的表面具有第二凹凸结构。
2.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述半导体结构具体包括：
设置在所述第一电极层的表面的第一半导体膜层；
设置在所述第一半导体膜层背向所述第一电极层的一侧的第二半导体膜层，所述第二半导体膜层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构；
所述第一半导体膜层和所述第二半导体膜层的其中一个为P型半导体膜层，另一个为N型半导体膜层。
3.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述第一半导体膜层包括N型非晶硅层，所述第二半导体膜层包括P型非晶硅层，所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构。
4.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述第一半导体膜层包括P型非晶硅层，所述第二半导体膜层包括N型非晶硅层，所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构。
5.根据权利要求3或4所述的光电二极管，其特征在于，所述半导体结构还包括：
设置在所述N型非晶硅层和所述P型非晶硅层之间的本征非晶硅层。
6.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述半导体结构还包括：本征非晶硅层；
所述第一半导体膜层包括P型非晶硅层，所述本征非晶硅层位于所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，且所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶；
所述第二半导体膜层包括设置在所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面的N型金属氧化物半导体层，所述N型金属氧化物半导体层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构。
7.根据权利要求2所述的光电二极管，其特征在于，所述半导体结构还包括：本征非晶硅层；
所述第一半导体膜层包括N型金属氧化物半导体层，所述本征非晶硅层位于所述N型金属氧化物半导体层背向所述第一电极层的表面；
所述第二半导体膜层包括设置在所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面的P型非晶硅层，所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构。
8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～7中任一项所述的光电二极管。
9.一种光电二极管的制作方法，其特征在于，包括：
制作第一电极层；
在所述第一电极层的表面制作半导体结构，所述半导体结构背向所述第一电极层的表面形成有第一凹凸结构；
在所述半导体结构背向所述第一电极层的表面沉积形成透明电极层，所述透明电极层背向所述第一电极层的表面形成有第二凹凸结构。
10.根据权利要求9所述的光电二极管的制作方法，其特征在于，在所述第一电极层的表面制作半导体结构的步骤具体包括：
在所述第一电极层的表面制作第一半导体膜层；
在所述第一半导体膜层背向所述第一电极层的一侧制作第二半导体膜层，所述第二半导体膜层背向所述第一电极层的表面形成有所述第一凹凸结构；
所述第一半导体膜层和所述第二半导体膜层的其中一个为P型半导体膜层，另一个为N型半导体膜层。
11.根据权利要求10所述的光电二极管的制作方法，其特征在于，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
在所述第一电极层的表面制作N型非晶硅层；
在所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面制作P型非晶硅层，利用激光照射所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶，形成所述第一凹凸结构。
12.根据权利要求10所述的光电二极管的制作方法，其特征在于，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
在所述第一电极层的表面制作P型非晶硅层；
在所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面制作N型非晶硅层，利用激光照射所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶，形成所述第一凹凸结构。
13.根据权利要求11或12所述的光电二极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
在所述N型非晶硅层和所述P型非晶硅层之间制作本征非晶硅层。
14.根据权利要求10所述的光电二极管的制作方法，其特征在于，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
在所述第一电极层的表面制作N型金属氧化物半导体层；
在所述N型金属氧化物半导体层背向所述第一电极层的表面制作本征非晶硅层；
在所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面沉积形成P型非晶硅层，利用激光照射所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶，形成所述第一凹凸结构。
15.根据权利要求10所述的光电二极管的制作方法，其特征在于，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
在所述第一电极层的表面制作P型非晶硅层；
在所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面制作本征非晶硅层，利用激光照射所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶；
在所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面沉积形成N型金属氧化物半导体层，所述N型金属氧化物半导体层背向所述第一电极层的表面形成有所述第一凹凸结构。
16.根据权利要求15所述的光电二极管的制作方法，其特征在于，制作所述P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型金属氧化物半导体层和所述透明电极层的步骤具体包括：
在所述第一电极层的表面依次形成层叠设置的P型非晶硅薄膜和本征非晶硅薄膜，利用激光照射所述本征非晶硅薄膜背向所述第一电极层的表面，使所述本征非晶硅薄膜背向所述第一电极层的表面结晶；
在所述本征非晶硅薄膜背向所述第一电极层的表面依次沉积层叠设置的N型金属氧化物半导体薄膜和透明电极薄膜，同时对所述N型金属氧化物半导体薄膜和所述透明电极薄膜进行构图，形成所述N型金属氧化物半导体层和所述透明电极层；
以所述N型金属氧化物半导体层和所述透明电极层为掩膜，对所述P型非晶硅薄膜和所述本征非晶硅薄膜进行刻蚀，形成所述P型非晶硅层和所述本征非晶硅层。
一种光电二极管及其制作方法、电子设备
技术领域
背景技术
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种光电二极管及其制作方法、电子设备，用于解决现有的光电二极管的光电转换效率较低的问题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] 本发明的第一方面提供一种光电二极管，包括：
[0007] 设置在所述半导体结构背向所述第一电极层的表面的透明电极层，所述透明电极层背向所述第一电极层的表面具有第二凹凸结构。
[0008] 可选的，所述半导体结构具体包括：
[0009] 设置在所述第一电极层的表面的第一半导体膜层；
[0010] 设置在所述第一半导体膜层背向所述第一电极层的一侧的第二半导体膜层，所述第二半导体膜层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构；
[0011] 所述第一半导体膜层和所述第二半导体膜层的其中一个为P型半导体膜层，另一个为N型半导体膜层。
[0013] 可选的，所述第一半导体膜层包括P型非晶硅层，所述第二半导体膜层包括N型非晶硅层，所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构。
[0014] 可选的，所述半导体结构还包括：
[0015] 设置在所述N型非晶硅层和所述P型非晶硅层之间的本征非晶硅层。
[0016] 可选的，所述半导体结构还包括：本征非晶硅层；
[0017] 所述第一半导体膜层包括P型非晶硅层，所述本征非晶硅层位于所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，且所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶；
[0019] 可选的，所述半导体结构还包括：本征非晶硅层；
[0020] 所述第一半导体膜层包括N型金属氧化物半导体层，所述本征非晶硅层位于所述N型金属氧化物半导体层背向所述第一电极层的表面；
[0021] 所述第二半导体膜层包括设置在所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面的P型非晶硅层，所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面具有所述第一凹凸结构。
[0022] 基于上述光电二极管的技术方案，本发明的第二方面提供一种电子设备，包括上述光电二极管。
[0023] 基于上述光电二极管的技术方案，本发明的第三方面提供一种光电二极管的制作方法，包括：
[0024] 制作第一电极层；
[0025] 在所述第一电极层的表面制作半导体结构，所述半导体结构背向所述第一电极层的表面形成有第一凹凸结构；
[0026] 在所述半导体结构背向所述第一电极层的表面沉积形成透明电极层，所述透明电极层背向所述第一电极层的表面形成有第二凹凸结构。
[0027] 可选的，在所述第一电极层的表面制作半导体结构的步骤具体包括：
[0028] 在所述第一电极层的表面制作第一半导体膜层；
[0029] 在所述第一半导体膜层背向所述第一电极层的一侧制作第二半导体膜层，所述第二半导体膜层背向所述第一电极层的表面形成有所述第一凹凸结构；
[0030] 所述第一半导体膜层和所述第二半导体膜层的其中一个为P型半导体膜层，另一个为N型半导体膜层。
[0031] 可选的，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
[0032] 在所述第一电极层的表面制作N型非晶硅层；
[0033] 在所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面制作P型非晶硅层，利用激光照射所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶，形成所述第一凹凸结构。
[0034] 可选的，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
[0035] 在所述第一电极层的表面制作P型非晶硅层；
[0036] 在所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面制作N型非晶硅层，利用激光照射所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述N型非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶，形成所述第一凹凸结构。
[0037] 可选的，所述制作方法还包括：
[0038] 在所述N型非晶硅层和所述P型非晶硅层之间制作本征非晶硅层。
[0039] 可选的，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
[0040] 在所述第一电极层的表面制作N型金属氧化物半导体层；
[0041] 在所述N型金属氧化物半导体层背向所述第一电极层的表面制作本征非晶硅层；
[0042] 在所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面沉积形成P型非晶硅层，利用激光照射所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶，形成所述第一凹凸结构。
[0043] 可选的，制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤具体包括：
[0044] 在所述第一电极层的表面制作P型非晶硅层；
[0045] 在所述P型非晶硅层背向所述第一电极层的表面制作本征非晶硅层，利用激光照射所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面，使所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面结晶；
[0046] 在所述本征非晶硅层背向所述第一电极层的表面沉积形成N型金属氧化物半导体层，所述N型金属氧化物半导体层背向所述第一电极层的表面形成有所述第一凹凸结构。
[0047] 可选的，制作所述P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型金属氧化物半导体层和所述透明电极层的步骤具体包括：
[0048] 在所述第一电极层的表面依次形成层叠设置的P型非晶硅薄膜和本征非晶硅薄膜，利用激光照射所述本征非晶硅薄膜背向所述第一电极层的表面，使所述本征非晶硅薄膜背向所述第一电极层的表面结晶；
[0049] 在所述本征非晶硅薄膜背向所述第一电极层的表面依次沉积层叠设置的N型金属氧化物半导体薄膜和透明电极薄膜，同时对所述N型金属氧化物半导体薄膜和所述透明电极薄膜进行构图，形成所述N型金属氧化物半导体层和所述透明电极层；
[0051] 本发明提供的技术方案中，在半导体结构背向第一电极层的表面形成了第一凹凸结构，并在半导体结构形成第一凹凸结构的表面制作了透明电极层，从而使得该透明电极层背向第一电极层的表面能够形成第二凹凸结构，这样在通过透明电极层接收外界光线时，光线从具有第二凹凸结构的表面射入光电二极管，减小了透明电极层对光线产生的反射作用，而且，由于半导体结构接收光线的表面形成有第一凹凸结构，使得光线在经具有第一凹凸结构的表面射入半导体结构时，进一步减小了半导体结构对光线产生的反射作用，因此，本发明实施例提供的技术方案中，通过在半导体结构背向第一电极层的表面形成第一凹凸结构，使得形成在半导体结构上的透明电极层背向第一电极层的表面能够形成第二凹凸结构，从而使得光线在经过透明电极层和半导体结构形成有第一凹凸结构的表面射入半导体结构时，有效减小了透明电极层和半导体结构对光线的反射作用，使得光线能够最大限度的射入到半导体结构中，从而很好的提升了光电二极管的转换效率。
[0052] 而且，本发明实施例提供的技术方案中，是通过在半导体结构背向第一电极层的表面形成第一凹凸结构，使得形成在半导体结构上的透明电极层背向第一电极层的表面能够形成第二凹凸结构，避免了相关技术中通过采用酸溶液对透明电极层中用于接收光线的表面进行刻蚀，来减小透明电极层对光线的反射的方式，导致的对电极膜层的破坏性较强，容易对光电转换二极管的性能产生影响的问题。附图说明
[0053] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0054] 图1a-1f为本发明实施例提供的光电二极管的一种制作流程。
[0055] 附图标记：
[0056] 1-基底， 2-半导体结构，
[0057] 20-P型非晶硅层， 21-本征非晶硅层，
[0058] 210-凸起， 22-N型金属氧化物半导体层，[0059] 31-第一凹凸结构， 32-第二凹凸结构，
[0060] 41-第一电极层， 42-透明电极层，
[0061] 50-N型金属氧化物半导体薄膜， 60-透明电极薄膜，
[0062] 70-P型非晶硅薄膜， 80-本征非晶硅薄膜，
[0063] 90-激光。
具体实施方式
[0065] 相关技术中，光电二极管的结构主要包括：半导体结构，分别设置在半导体结构相对的两侧的第一电极和第二电极；其中第一电极和第二电极中的至少一个电极为透明电极，作为用于接收光线的窗口层。光电二极管的工作过程包括：光线经光电二极管的透明电极射入光电二极管内，光电二极管将接收到的光信号转换为电信号后，将该电信号经光电二极管包括的两个电极输出。
[0066] 由于光电二极管包括的透明电极中，用于接收光线的表面一般较为平坦，因此光线在射向该透明电极时，容易被其反射，导致光电二极管的光电转换效率较低。相关技术中为了解决上述光电转换效率较低的问题，一般会采用酸溶液对透明电极中用于接收光线的表面进行刻蚀，使得该表面凹凸不平，从而起到减反射的作用，但是该方法对于微观结构可控性较差，对电极膜层的破坏性较强，容易对光电转换二极管的性能产生影响。
[0067] 基于上述问题的存在，如图1f所示，本发明实施例提供了一种光电二极管，其特征在于，包括：
[0068] 层叠设置的第一电极层41和半导体结构2，半导体结构2背向第一电极层41的表面具有第一凹凸结构31；
[0069] 设置在半导体结构2背向第一电极层41的表面的透明电极层42，透明电极层42背向第一电极层41的表面具有第二凹凸结构32。
[0070] 具体地，在制作上述光电二极管时，可先在基底1上形成第一电极层41，该第一电极层41可选为非透明的电极，然后在第一电极层41背向基底1的一侧制作半导体结构2，并在该半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，半导体结构2和形成在其上的第一凹凸结构31的尺寸均可以根据实际需要设置，示例性的，设置半导体结构2在基底1上的正投影可被第一电极层41在基底1上的正投影包围，并设置第一凹凸结构31完全覆盖半导体结构2背向第一电极层41的表面；最后在半导体结构2形成有第一凹凸结构31的表面制作透明电极层42，以使透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构
32，透明电极层42的尺寸同样可以根据实际需要设置，示例性的，设置透明电极层42完全覆盖第一凹凸结构31，或者设置透明电极层42覆盖部分第一凹凸结构31。
32，透明电极层42的尺寸同样可以根据实际需要设置，示例性的，设置透明电极层42完全覆盖第一凹凸结构31，或者设置透明电极层42覆盖部分第一凹凸结构31。
[0071] 上述光电二极管在工作时，光线从透明电极层42具有第二凹凸结构32的表面射入光电二极管内，并通过半导体结构2具有第一凹凸结构31的表面射入到半导体结构2内部，半导体结构2将接收到的光线转换为电信号后，将该电信号经光电二极管包括的两个电极输出。
[0072] 根据上述光电二极管的具体结构、制作过程和工作过程可知，本发明实施例提供的光电二极管中，在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成了第一凹凸结构31，并在半导体结构2形成第一凹凸结构31的表面制作了透明电极层42，从而使得该透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构32，这样在通过透明电极层42接收外界光线时，光线从具有第二凹凸结构32的表面射入光电二极管，减小了透明电极层42对光线产生的反射作用，而且，由于半导体结构2接收光线的表面形成有第一凹凸结构31，使得光线在经具有第一凹凸结构31的表面射入半导体结构2时，进一步减小了半导体结构2对光线产生的反射作用，因此，本发明实施例提供的光电二极管中，通过在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，使得形成在半导体结构2上的透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构32，从而使得光线在经过透明电极层42和半导体结构2形成有第一凹凸结构31的表面射入半导体结构2时，有效减小了透明电极层42和半导体结构2对光线的反射作用，使得光线能够最大限度的射入到半导体结构2中，从而很好的提升了光电二极管的转换效率。
[0073] 而且，本发明实施例提供的光电二极管中，是通过在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，使得形成在半导体结构2上的透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构32，避免了相关技术中通过采用酸溶液对透明电极层42中用于接收光线的表面进行刻蚀，来减小透明电极层42对光线的反射的方式，导致的对电极膜层的破坏性较强，容易对光电转换二极管的性能产生影响的问题。
[0074] 上述实施例提供的半导体结构2的具体结构多种多样，在一些实施例中，上述半导体结构2可具体包括：
[0075] 设置在第一电极层的表面的第一半导体膜层；
[0076] 设置在第一半导体膜层背向第一电极层的一侧的第二半导体膜层，第二半导体膜层背向第一电极层的表面具有第一凹凸结构；
[0077] 第一半导体膜层和第二半导体膜层的其中一个为P型半导体膜层，另一个为N型半导体膜层。
[0078] 更详细地说，上述半导体结构2可具体包括如下两种结构：
[0079] 第一种，半导体结构2包括设置在第一电极层的表面的P型半导体膜层，和设置在P型半导体膜层背向第一电极层的一侧的N型半导体膜层。
[0080] 第二种，半导体结构2包括设置在第一电极层的表面的N型半导体膜层，和设置在N型半导体膜层背向第一电极层的一侧的P型半导体膜层。
[0081] 上述设置半导体结构2包括N型半导体膜层和P型半导体膜层，使得半导体结构2形成为PN结，而且为了便于接受入射光线，可将PN结的面积尽量做的大一些，当有光线(即携带能量的光子)经光电二极管的透明电极层射入PN结后，能够把能量传给PN结中共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，产生的反向电流也越大，从而实现光电转换。
[0082] 在一些实施例中，上述第一半导体膜层包括N型非晶硅层，第二半导体膜层包括P型非晶硅层，P型非晶硅层背向第一电极层的表面具有第一凹凸结构。
[0083] 具体地，在制作上述结构的半导体结构时，可先在第一电极层的表面制作N型非晶硅层；然后在N型非晶硅层背向第一电极层的表面制作P型非晶硅层，并利用激光照射该P型非晶硅层背向第一电极层的表面，使P型非晶硅层背向第一电极层的表面结晶，形成第一凹凸结构。
[0084] 在另外一些实施例中，上述第一半导体膜层包括P型非晶硅层，第二半导体膜层包括N型非晶硅层，N型非晶硅层背向第一电极层的表面具有第一凹凸结构。
[0085] 具体地，在制作上述结构的半导体结构时，可先在第一电极层的表面制作P型非晶硅层；然后在P型非晶硅层背向第一电极层的表面制作N型非晶硅层，并利用激光照射N型非晶硅层背向第一电极层的表面，使N型非晶硅层背向第一电极层的表面结晶，形成第一凹凸结构。
[0086] 对于上述两个实施例，在制作P型非晶硅层和N型非晶硅层时，可先形成非晶硅薄膜，然后在对该非晶硅薄膜进行相应的掺杂，从而形成对应的P型非晶硅层和N型非晶硅层。
[0087] 另外，需要说明的是，在利用激光对P型非晶硅层或N型非晶硅层进行晶化时，P型非晶硅层或N型非晶硅层被激光照射的表面能够形成规则排列的凸起，即第一凹凸结构，从而使得P型非晶硅层或N型非晶硅层形成为具有减反射作用的膜层。
[0088] 可见，上述通过对P型非晶硅层或N型非晶硅层的表面进行激光晶化，使得P型非晶硅层或N型非晶硅层具有减反射作用的方式，不需要增加构图工艺，不会对光电二极管的正常工艺流程产生影响，同时还不会对半导体结构产生损伤，很好的保证了光电二极管的工作性能。
[0089] 进一步地，上述实施例提供的半导体结构还可以包括：设置在N型非晶硅层和P型非晶硅层之间的本征非晶硅层。
[0090] 具体地，在N型非晶硅层和P型非晶硅层之间设置本征非晶硅层，使得半导体结构形成为PIN节，当光电二极管采用这种结构的半导体结构2时，具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。
[0091] 更详细地说，本征非晶硅层一般为掺杂浓度较低的N型半导体层(例如N型非晶硅层)，在PN结中引入的本征半导体层，在垂直于第一电极层41的方向上的厚度较厚，不仅增大了半导体结构的耗尽区的宽度，而且其几乎占据了整个耗尽区，使得绝大部分的入射光在本征半导体层内被吸收并产生大量的电子-空穴对，而位于本征半导体层两侧的N型非晶硅层和P型非晶硅层在垂直于第一电极层的方向上厚度较薄，吸收入射光的比例很小，因此减小了扩散运动的影响，提高了光电二极管的响应速度。
[0092] 在一些实施例中，如图1f所示，上述实施例提供的半导体结构2还包括本征非晶硅层21；上述第一半导体膜层包括P型非晶硅层20，本征非晶硅层21位于P型非晶硅层20背向第一电极层41的表面，且本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面结晶；上述第二半导体膜层包括设置在本征非晶硅层背向第一电极层41的表面的N型金属氧化物半导体层22，N型金属氧化物半导体层背向第一电极层41的表面具有第一凹凸结构31。
[0093] 具体地，当设置半导体结构2包括依次层叠设置在第一电极层41上的P型非晶硅层20、本征非晶硅层21和N型金属氧化物半导体层22时，可利用激光照射本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面，使本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面晶化，在本征非晶硅层背向第一电极层41的表面形成较薄的带晶界凸起210的P型非晶硅层，该P型非晶硅层背向第一电极层41的表面形成规则排列的凸起210，然后在该P型非晶硅层背向第一电极层41的表面沉积形成N型金属氧化物半导体层22，使得形成的N型金属氧化物半导体层22背向第一电极层41的表面具有第一凹凸结构31，最后在N型金属氧化物半导体层背向第一电极层41的表面形成透明电极层42，使得形成的透明电极层42背向第一电极层41的表面具有第二凹凸结构32。
[0094] 可见，上述通过对本征非晶硅层21的表面进行激光晶化，实现在本征非晶硅层21的表面形成规则排列的凸起210，然后在该凸起210上形成N型金属氧化物半导体层22，使N型金属氧化物半导体层22背向第一电极层41的表面具有第一凹凸结构31，然后在N型金属氧化物半导体层22背向第一电极层41的表面形成透明电极层42，使透明电极层42背向第一电极层41的表面具有第二凹凸结构32，从而实现了使得本征非晶硅层21、N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42用于接收光线的表面均凹凸不平，起到了入射光减反层的作用，能够有效提高光电二极管的光电转换效率，使得光电二极管能够实现较高的信噪比。
[0095] 而且，上述实现入射光减反层的作用的方式，不需要增加构图工艺，不会对光电二极管的正常工艺流程产生影响，同时还不会对半导体结构2产生损伤，很好的保证了光电二极管的工作性能。
[0096] 在一些实施例中，上述实施例提供的半导体结构还包括本征非晶硅层；上述第一半导体膜层包括N型金属氧化物半导体层，本征非晶硅层位于N型金属氧化物半导体层背向第一电极层的表面；上述第二半导体膜层包括设置在本征非晶硅层背向第一电极层的表面的P型非晶硅层，P型非晶硅层背向第一电极层的表面具有第一凹凸结构。
[0097] 具体地，在制作上述结构的半导体结构时，可先在第一电极层的表面制作N型金属氧化物半导体层；然后在N型金属氧化物半导体层背向第一电极层的表面制作本征非晶硅层，再在本征非晶硅层背向第一电极层的表面制作P型非晶硅层，并利用激光照射该P型非晶硅层背向第一电极层的表面，使P型非晶硅层背向第一电极层的表面结晶，形成规则排列的凸起，即第一凹凸结构，从而使得P型非晶硅层形成为具有减反射作用的膜层，并使得形成在P型非晶硅层背向第一电极层的表面的透明电极层同样具有减反射作用。
[0098] 上述通过对P型非晶硅层的表面进行激光晶化，使得P型非晶硅层具有减反射作用的方式，不需要增加构图工艺，不会对光电二极管的正常工艺流程产生影响，同时还不会对半导体结构产生损伤，很好的保证了光电二极管的工作性能。
[0099] 本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述实施例提供的光电二极管。
[0100] 如图1f所示，由于上述实施例提供的光电二极管中，通过在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，使得形成在半导体结构2上的透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构32，从而使得光线在经过透明电极层42和半导体结构2形成有第一凹凸结构31的表面射入半导体结构2时，有效减小了透明电极层42和半导体结构2对光线的反射作用，使得光线能够最大限度的射入到半导体结构2中，从而很好的提升了光电二极管的转换效率；而且，上述实施例提供的光电二极管中，是通过在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，使得形成在半导体结构2上的透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构32，避免了相关技术中通过采用酸溶液对透明电极层42中用于接收光线的表面进行刻蚀，来减小透明电极层42对光线的反射的方式，导致的对电极膜层的破坏性较强，容易对光电转换二极管的性能产生影响的问题；因此，本发明实施例提供的电子设备在包括上述实施例提供的发光二极管时，同样具有上述有益效果，此处不再赘述。
[0101] 本发明实施例还提供了一种光电二极管的制作方法，用于制作上述实施例提供的光电二极管，如图1f所示，所述制作方法包括：
[0102] 制作第一电极层41；
[0103] 在第一电极层41的表面制作半导体结构2，半导体结构2背向第一电极层41的表面形成有第一凹凸结构31；
[0104] 在半导体结构2背向第一电极层41的表面沉积形成透明电极层42，透明电极层42背向第一电极层41的表面形成有第二凹凸结构32。
[0105] 具体地，在制作上述光电二极管时，可先采用导电材料在基底1上制作第一电极层41，该第一电极层41的透明程度不做限定，然后在第一电极层41的表面制作半导体结构2，并在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，值得注意，半导体结构2和形成在其上的第一凹凸结构31的尺寸均可以根据实际需要设置，最后在半导体结构2形成有第一凹凸结构31的表面制作透明电极层42，以使透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构32，透明电极层42的尺寸同样可以根据实际需要设置。
[0106] 本发明实施例提供的光电二极管的制作方法中，在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成了第一凹凸结构31，并在半导体结构2形成第一凹凸结构31的表面制作了透明电极层42，从而使得该透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构
32，这样在通过透明电极层42接收外界光线时，光线从具有第二凹凸结构32的表面射入光电二极管，减小了透明电极层42对光线产生的反射作用，而且，由于半导体结构2接收光线的表面形成有第一凹凸结构31，使得光线在经具有第一凹凸结构31的表面射入半导体结构
2时，进一步减小了半导体结构2对光线产生的反射作用，因此，本发明实施例提供的光电二极管的制作方法中，通过在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，使得形成在半导体结构2上的透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构
32，从而使得光线在经过透明电极层42和半导体结构2形成有第一凹凸结构31的表面射入半导体结构2时，有效减小了透明电极层42和半导体结构2对光线的反射作用，使得光线能够最大限度的射入到半导体结构2中，从而很好的提升了光电二极管的转换效率。
32，这样在通过透明电极层42接收外界光线时，光线从具有第二凹凸结构32的表面射入光电二极管，减小了透明电极层42对光线产生的反射作用，而且，由于半导体结构2接收光线的表面形成有第一凹凸结构31，使得光线在经具有第一凹凸结构31的表面射入半导体结构
2时，进一步减小了半导体结构2对光线产生的反射作用，因此，本发明实施例提供的光电二极管的制作方法中，通过在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，使得形成在半导体结构2上的透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构
32，从而使得光线在经过透明电极层42和半导体结构2形成有第一凹凸结构31的表面射入半导体结构2时，有效减小了透明电极层42和半导体结构2对光线的反射作用，使得光线能够最大限度的射入到半导体结构2中，从而很好的提升了光电二极管的转换效率。
[0107] 而且，本发明实施例提供的光电二极管的制作方法中，是通过在半导体结构2背向第一电极层41的表面形成第一凹凸结构31，使得形成在半导体结构2上的透明电极层42背向第一电极层41的表面能够形成第二凹凸结构32，避免了相关技术中通过采用酸溶液对透明电极层42中用于接收光线的表面进行刻蚀，来减小透明电极层42对光线的反射的方式，导致的对电极膜层的破坏性较强，容易对光电转换二极管的性能产生影响的问题。因此，本发明实施例提供的光电二极管的制作方法是一种无破坏性的方案。
[0108] 进一步地，上述实施例中在第一电极层的表面制作半导体结构的步骤具体包括：
[0109] 在第一电极层的表面制作第一半导体膜层；
[0110] 在第一半导体膜层背向第一电极层的一侧制作第二半导体膜层，第二半导体膜层背向第一电极层的表面形成有第一凹凸结构；
[0111] 第一半导体膜层和第二半导体膜层的其中一个为P型半导体膜层，另一个为N型半导体膜层。
[0112] 具体地，采用上述方法制作的半导体结构包括如下两种结构：
[0113] 第一种，半导体结构包括设置在第一电极层的表面的P型半导体膜层，和设置在P型半导体膜层背向第一电极层的一侧的N型半导体膜层。
[0114] 第二种，半导体结构包括设置在第一电极层的表面的N型半导体膜层，和设置在N型半导体膜层背向第一电极层的一侧的P型半导体膜层。
[0115] 上述设置半导体结构包括N型半导体膜层和P型半导体膜层，使得半导体结构形成为PN结，当有光线经光电二极管的透明电极层射入PN结后，能够把能量传给PN结中共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，产生的反向电流也越大，从而实现光电转换。
[0116] 在一些实施例中，上述制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤可具体包括：
[0117] 在第一电极层的表面制作N型非晶硅层；
[0118] 在N型非晶硅层背向第一电极层的表面制作P型非晶硅层，利用激光照射P型非晶硅层背向第一电极层的表面，使P型非晶硅层背向第一电极层的表面结晶，形成第一凹凸结构。
[0119] 在另外一些实施例中，上述制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤可具体包括：
[0120] 在第一电极层的表面制作P型非晶硅层；
[0121] 在P型非晶硅层背向第一电极层的表面制作N型非晶硅层，利用激光照射N型非晶硅层背向第一电极层的表面，使N型非晶硅层背向第一电极层的表面结晶，形成第一凹凸结构。
[0122] 对于上述两个实施例，在制作P型非晶硅层和N型非晶硅层时，可先形成非晶硅薄膜，然后在对该非晶硅薄膜进行相应的掺杂，从而形成对应的P型非晶硅层和N型非晶硅层。
[0123] 另外，需要说明的是，在利用激光对P型非晶硅层或N型非晶硅层进行晶化时，P型非晶硅层或N型非晶硅层被激光照射的表面能够形成规则排列的凸起，即第一凹凸结构，从而使得P型非晶硅层或N型非晶硅层形成为具有减反射作用的膜层。
[0124] 可见，上述通过对P型非晶硅层或N型非晶硅层的表面进行激光晶化，使得P型非晶硅层或N型非晶硅层具有减反射作用的方式，不需要增加构图工艺，不会对光电二极管的正常工艺流程产生影响，同时还不会对半导体结构产生损伤，很好的保证了光电二极管的工作性能。
[0125] 进一步地，上述实施例提供的制作方法还可以包括：在N型非晶硅层和P型非晶硅层之间制作本征非晶硅层。
[0126] 具体地，本征非晶硅层一般为掺杂浓度较低的N型非晶硅层，在制作该本征非晶硅层时，可先形成非晶硅层，然后再对其进行低浓度的离子掺杂，形成本征非晶硅层。
[0127] 更详细地说，在N型非晶硅层和P型非晶硅层之间设置本征非晶硅层，使得半导体结构形成为PIN节，当光电二极管采用这种结构的半导体结构时，具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。
[0128] 在一些实施例中，上述制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤还可以具体包括：
[0129] 在第一电极层的表面制作N型金属氧化物半导体层；
[0130] 在N型金属氧化物半导体层背向第一电极层的表面制作本征非晶硅层；
[0131] 在本征非晶硅层背向第一电极层的表面沉积形成P型非晶硅层，利用激光照射P型非晶硅层背向第一电极层的表面，使P型非晶硅层背向第一电极层的表面结晶，形成第一凹凸结构。
[0132] 具体地，在制作上述结构的半导体结构时，可先在第一电极层的表面制作N型金属氧化物半导体层；然后在N型金属氧化物半导体层背向第一电极层的表面制作本征非晶硅层，再在本征非晶硅层背向第一电极层的表面制作P型非晶硅层，并利用激光照射该P型非晶硅层背向第一电极层的表面，使P型非晶硅层背向第一电极层的表面结晶，形成规则排列的凸起，即第一凹凸结构，从而使得P型非晶硅层形成为具有减反射作用的膜层，并使得形成在P型非晶硅层背向第一电极层的表面的透明电极层同样具有减反射作用。
[0133] 上述通过对P型非晶硅层的表面进行激光晶化，使得P型非晶硅层具有减反射作用的方式，不需要增加构图工艺，不会对光电二极管的正常工艺流程产生影响，同时还不会对半导体结构产生损伤，很好的保证了光电二极管的工作性能。
[0134] 在另外一些实施例中，如图1f所示，上述制作第一半导体膜层和第二半导体膜层的步骤还可以具体包括：
[0135] 在第一电极层41的表面制作P型非晶硅层20；
[0136] 在P型非晶硅层20背向第一电极层41的表面制作本征非晶硅层21，利用激光照射本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面，使本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面结晶；
[0137] 在本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面沉积形成N型金属氧化物半导体层22，N型金属氧化物半导体层22背向第一电极层41的表面形成有第一凹凸结构31。
[0138] 具体地，当设置半导体结构2包括依次层叠设置在第一电极层41上的P型非晶硅层20、本征非晶硅层21和N型金属氧化物半导体层22时，可利用激光照射本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面，使本征非晶硅层21背向第一电极层41的表面晶化，在本征非晶硅层背向第一电极层41的表面形成较薄的带晶界凸起210的P型非晶硅层，该P型非晶硅层背向第一电极层41的表面形成规则排列的凸起210，然后在该P型非晶硅层背向第一电极层41的表面沉积形成N型金属氧化物半导体层22，使得形成的N型金属氧化物半导体层22能够延续P型非晶硅层产生的凸起210形貌，使得N型金属氧化物半导体层22在背向第一电极层41的表面具有第一凹凸结构31，最后在N型金属氧化物半导体层22背向第一电极层41的表面形成透明电极层42，使得形成的透明电极层42背向第一电极层41的表面具有第二凹凸结构
32。
32。
[0139] 需要说明，形成的较薄的带晶界凸起210的P型非晶硅层对光线的吸收系数相比于本征非晶硅层对光线的吸收系数较低，因此形成的较薄的带晶界凸起210的P型非晶硅层不会使入射光衰减加强，更有利于提高光线的入射量。
[0140] 可见，上述通过对本征非晶硅层21的表面进行激光晶化，实现在本征非晶硅层21的表面形成规则排列的凸起210，然后在该凸起210上形成N型金属氧化物半导体层22，使N型金属氧化物半导体层22背向第一电极层41的表面具有第一凹凸结构31，然后在N型金属氧化物半导体层22背向第一电极层41的表面形成透明电极层42，使透明电极层42背向第一电极层41的表面具有第二凹凸结构32，从而实现了使得本征非晶硅层21、N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42用于接收光线的表面均凹凸不平，起到了入射光减反层的作用，能够有效提高光电二极管的光电转换效率，使得光电二极管能够实现较高的信噪比。
[0141] 而且，上述实现入射光减反层的作用的方式，不需要增加构图工艺，不会对光电二极管的正常工艺流程产生影响，同时还不会对半导体结构2产生损伤，很好的保证了光电二极管的工作性能。
[0143] 需要说明，在上述各实施例中，在利用激光进行结晶化操作之前，可利用酸性溶液(例如：低浓度的氢氟酸)对待结晶化的膜层的表面进行清洗，以保证晶化效果；而且，在晶化操作之后，同样可利用酸性溶液对晶化后的膜层的表面进行清洗，以将晶化过程中产生的杂质清除。
[0144] 示例性的，当利用激光照射本征非晶硅层时，容易在本征非晶硅层的表面产生多氧化硅(SiOx)，利用酸性溶液对本征非晶硅层晶化的表面进行清洗，能够将产生的SiOx去除，更有利于保证良好的晶化效果。
[0145] 值得注意，在利用激光对膜层进行晶化时，可通过调节激光照射的速度和能量密度来控制膜层晶化表面产生的凸起210的尺寸，示例性的，产生的凸起210在垂直于第一电极层41的方向上的高度可在30nm-80nm之间，凸起210在平行于第一电极层41的方向上的最大宽度可在0.1μm-0.5μm之间，相邻的凸起210之间的间距可在0.1μm-0.4μm之间。
[0146] 进一步地，上述制作P型非晶硅层20、本征非晶硅层21、N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42的步骤具体包括：
[0147] 如图1a所示，第一电极层41的表面依次形成层叠设置的P型非晶硅薄膜70和本征非晶硅薄膜80，如图1b所示，利用激光90照射本征非晶硅薄膜80背向第一电极层41的表面，如图1c所示，使本征非晶硅薄膜80背向第一电极层41的表面结晶；需要说明，图1c中，本征非晶硅薄膜80和凸起210之间的直线代表晶化和未被晶化的半导体层的界面的截面示意，同时，实际中该界面的截面并不是呈直线状，这里只是示意。
[0148] 如图1d和1e所示，在本征非晶硅薄膜80背向第一电极层41的表面依次沉积层叠设置的N型金属氧化物半导体薄膜50和透明电极薄膜60；同时对N型金属氧化物半导体薄膜50和透明电极薄膜60进行构图，形成N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42。
[0149] 如图1e和1f所示，以N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42为掩膜，对P型非晶硅薄膜70和本征非晶硅薄膜80进行刻蚀，形成P型非晶硅层20和本征非晶硅层21。
[0150] 具体地，可先在第一电极层41的表面形成P型非晶硅薄膜70，并在P型非晶硅薄膜70背向第一电极层41的表面形成本征非晶硅薄膜80，然后利用激光照射本征非晶硅薄膜80背向第一电极层41的表面，使本征非晶硅薄膜80背向第一电极层41的表面结晶(形成凸起
210)。
210)。
[0151] 然后采用N型金属氧化物半导体材料在本征非晶硅薄膜80背向第一电极层41的表面沉积形成N型金属氧化物半导体薄膜50，然后在N型金属氧化物半导体薄膜50背向第一电极层41的表面，采用透明导电材料，沉积形成透明电极薄膜60，在垂直于第一电极层41的方向上，透明电极薄膜60和N型金属氧化物半导体薄膜50重叠，接着在透明电极薄膜60背向第一电极层41的表面形成光刻胶，利用掩膜板对光刻胶进行曝光，形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域，其中光刻胶保留区域对应N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42所在的区域，光刻胶去除区域对应除N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42所在的区域之外的其它区域，利用显影液将位于光刻胶去除区域的光刻胶去除，并对位于光刻胶去除区域的N型金属氧化物半导体薄膜50和透明电极薄膜60进行刻蚀，以将位于光刻胶去除区域的N型金属氧化物半导体薄膜50和透明电极薄膜60去除，形成N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42，最后将位于光刻胶保留区域的光刻胶剥离。
[0152] 需要说明，上述可选用的N型金属氧化物半导体材料的种类多种多样，示例性的，选用铟、镓、锌和氧的多元材料，如铟镓锌氧化物(IGZO)，或选用在铟、镓、锌和氧的多元材料中掺入锡(Sn)的多元材料，如：IGZXO、IGZYO等，其中，X与Y表示Sn含量的差异。
[0153] 在形成N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42之后，可直接以N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42为掩膜，对P型非晶硅薄膜70和本征非晶硅薄膜80进行干法刻蚀，从而形成P型非晶硅层20和本征非晶硅层21。
[0154] 上述制作P型非晶硅层20和本征非晶硅层21的方法，不仅能够通过一次构图工艺同时形成P型非晶硅层20和本征非晶硅层21，而且可以直接以N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42为掩膜，对P型非晶硅薄膜70和本征非晶硅薄膜80进行图形化，避免了单独制作用于对P型非晶硅薄膜70和本征非晶硅薄膜80进行图形化的掩膜，从而很好的简化了光电二极管的制作工艺流程和制作成本。另外，上述制作N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42的方法，能够实现通过一次构图工艺同时形成N型金属氧化物半导体层22和透明电极层42，从而很好的简化了光电二极管的制作工艺流程和制作成本。
[0155] 除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0156] 可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
[0157] 在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0158] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 双模态仿生视觉传感器 | 2020-05-08 | 414 |
| 一种用于新能源发电的转换电池 | 2020-05-11 | 515 |
| 一种显示面板及显示装置 | 2020-05-11 | 25 |
| 一种荧光分子定向定位方法和装置 | 2020-05-11 | 201 |
| 成像传感器和成像模组 | 2020-05-08 | 718 |
| 一种安全性高的量子通信交换系统及方法 | 2020-05-08 | 75 |
| 一种基于深度学习的压缩对象成像方法及系统 | 2020-05-11 | 818 |
| 一种用于量子通信的位同步装置 | 2020-05-08 | 746 |
| 复合微孔板及微生物高通量培养和自动化复合检测仪 | 2020-05-08 | 539 |
| 一种多功能智能LED灯控制系统 | 2020-05-08 | 437 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈