[發明專利]InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器

無效

• 申請號: 201210027372.4
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102569484A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 黃建亮;馬文全;張艷華;曹玉蓮
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0352;H01L31/0304
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及采用半導體技術領域，尤其是涉及一種在3至5微米中波波段的InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器的制作和鈍化方法。

背景技術

自從二十世紀四十年代第一個實用的紅外探測器研制成功以來，紅外探測器在民用、軍事、太空等諸多領域得到了廣泛應用。由紅外探測器組成的紅外系統已經被廣泛用于夜視、導航、搜索、預警、目標偵察、精確打擊等許多方面，充分顯示了紅外技術的分辨率高、準確可靠、保密性好、抗電子干擾性強等優點。對于InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器來說，由于在InAs/GaSb二類超晶格中，電子主要束縛在InAs層中，而空穴主要束縛在GaSb層，因此電子與空穴形成空間的隔離，具有以下優勢：

1)量子效率高，帶間躍遷，能夠吸收正入射，響應時間快；

2)暗電流小，降低了俄歇復合及有關的暗電流，工作溫度提高；

3)電子有效質量大，隧穿電流小，可獲得高的探測率；

4)帶隙從2μm-30μm可調，可制備短波、中波、長波、甚長波、雙色段及多波段器件。

基于以上無可比擬的優勢，InAs/GaSb二類超晶格探測器已經成為紅外探測方面最為活躍的領域，是第三代紅外焦平面探測器的理想代表之一。

針對解決表面電流泄漏問題，鈍化作為InAs/GaSb?II型超晶格探測器的關鍵工藝，將為后續的大面積單(雙)色探測焦平面陣列器件的制備提供了技術保障。這對取得高性能的紅外成像系統具有非常重要的意義。目前，SiO₂是最普遍采用的鈍化材料，其工藝制作非常成熟。但是對InAs/GaSb二類超晶格材料，采用SiO₂作為鈍化材料，表面電阻可以得到改善。它的缺點就是在接觸表面容易產生懸鍵的表面態，SiO₂材料的禁帶寬度相對來說不夠大。針對SiO₂材料鈍化方法的上述缺陷，本發明提供一種InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器結構。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器，其是在GaSb襯底上生長的3至5微米的中波波段InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器制作以及降低暗電流、提高探測器的鈍化。

本發明提供一種InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器，包括：

一襯底；

一緩沖歐姆接觸層，制作在襯底上；

一第一二類超晶格層，制作在緩沖歐姆接觸層上，該第一二類超晶格層位于緩沖歐姆接觸層的中間，使緩沖歐姆接觸層上面的兩側形成臺面；

一本征二類超晶格光吸收層，制作在第一二類超晶格層上；

一第二二類超晶格層，制作在本征二類超晶格光吸收層上；

一歐姆接觸層，制作在第二二類超晶格層上；

一鈍化層，覆蓋緩沖歐姆接觸層兩側的部分臺面、第一二類超晶格層、本征二類超晶格光吸收層、第二二類超晶格層和歐姆接觸層的側面，及歐姆接觸層上的兩側面，覆蓋歐姆接觸層的該鈍化層的中間有一透光口，覆蓋緩沖歐姆接觸層的該鈍化層兩側的臺面上分別有一電極窗口；

一上電極，制作在透光口的兩側；

一下電極，制作在電極窗口內。

附圖說明

為了進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施例及附圖對本發明作詳細的描述，其中：

圖1是本發明的InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器的結構示意圖；

圖2是本發明提供的InAs/GaSb二類超晶格每個周期生長快門控制圖；

圖3是本發明提供的InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器的X射線衍射圖；

圖4是本發明提供的InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器鈍化與沒有鈍化的暗電流比較圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本發明提供一種InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器，包括：

一襯底1，該襯底1的材料為GaSb；在該襯底1上制作InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器之前，將GaSb襯底1放在分子束外延設備系統的緩沖腔室的烘烤臺除氣，除氣的時間為40分鐘至2小時，除氣溫度為180至240℃；除氣的目的是為了除去GaSb襯底1表面的水汽，防止帶入生長腔室；然后將GaSb襯底1傳入分子束外延設備系統的生長腔室內，放在生長位置，在525℃脫氧，將GaSb襯底1溫度升至545℃在Sb氣氛下保護5至10分鐘，此步驟的目的是為了除去GaSb襯底1表面上的氧化物；