[發明專利]一種制備量子點場效應晶體管列陣的方法

無效

• 申請號: 201210236350.9
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102738191A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 聶誠磊;楊曉紅;王秀平;王杰;劉少卿;李彬;楊懷偉;尹偉紅;韓勤
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;B82Y10/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及弱光探測技術領域，具體是指一種可用于弱光成像探測的量子點場效應晶體管列陣的制備方法，該量子點場效應晶體管列陣是一種可以在微弱的光照條件下實現圖像捕獲的高增益弱光探測陣列。

背景技術

弱光探測的應用范圍十分廣泛，在高分辨光譜測量、非破壞性物質分析、高速現象檢測、精密分析、大氣污染、生物發光、放射探測、高能物理、天文測光、光時域反射等領域都得到了應用。而平面弱光探測陣列則因其能夠獲得圖像信息，得到了廣泛的關注。

一般的光探測平面陣列采用電荷耦合器件(CCD)來實現對圖像的讀取和分析。光照在深耗盡狀態的MOS器件上，光照轉換為電荷，存儲在勢阱中。對一個柵極施加高電壓，在這個柵極下面便產生能存儲電荷的勢阱；繼續對相鄰的柵極施加相同的高電壓時，兩個柵極下面的勢阱發生合并，電荷也平均分配在合并后的勢阱當中；然后將第一個柵極的電壓減小，第二個柵極電壓不變，則第一個柵極的勢阱減小，當電壓減小到一定程度后，勢阱完全消失，不再存儲電荷，此時電荷完全轉移到第二個柵極的勢阱中。重復進行這一個過程即可實現電荷信號的有序輸出與檢測，從而實現圖像的捕獲。但是CCD的光電轉換能力有限，在弱光條件下不能很好的將光轉換為電荷，同時電荷在轉移過程中還有損失，因此不適宜用于光線十分微弱的場合。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種制備量子點場效應晶體管列陣的方法，以解決普通CCD無法有效進行弱光探測的問題，達到低功耗、在微弱的光照條件下實現圖像捕獲的高增益弱光探測的目的。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種制備量子點場效應晶體管列陣的方法，包括：

選擇外延片，在外延片上涂光刻膠，對外延片腐蝕出臺面，形成源漏溝道，其中同一行的源極在光刻時連在一起；

在源極和漏極蒸鍍電極，進行電極退火形成源漏與導電溝道的歐姆接觸；

蒸鍍透明電極，在源漏電極之間光刻出柵條，其中同一行的柵條連在一起；

在表面蒸鍍絕緣層，并在外延片兩端露出各行的源柵電極焊臺；

光刻并腐蝕絕緣層露出漏電極，然后蒸鍍合金，并采用剝離技術使得同一列的漏電極連在一起；以及

涂光刻膠，實現保護和表面鈍化。

上述方案中，所述外延片位于襯底之上，從下至上依次為：緩沖層、第一勢壘層、重摻雜層、第二勢壘層、吸收層、量子點層、第三勢壘層和帽層；其中，所述襯底為砷化鎵襯底；所述緩沖層是厚度為300nm的砷化鎵；所述第一勢壘層是厚度為500nm的砷化鎵鋁，其中鋁組分為0.2；所述重摻雜層是濃度為7.5×10¹³的硅重摻雜層；所述第二勢壘層包括兩層厚度均為15nm的砷化鎵鋁，其中鋁組分為0.2；所述吸收層是厚度為120nm的砷化鎵；所述量子點層是砷化銦量子點層；所述第三勢壘層包括一層厚度為30nm的砷化鎵鋁和一層厚度為120nm的砷化鎵鋁，其中鋁組分為0.2；所述帽層是厚度為10nm的砷化鎵。

上述方案中，所述在外延片上涂光刻膠，對外延片腐蝕出臺面，形成源漏溝道，包括：在外延片上涂S9912光刻膠，甩膠轉速為4000轉每秒，時間為50秒，厚度為1μm；在顯影液中顯影20秒，然后在110℃的環境中烘干20分鐘；腐蝕過程中，腐蝕液采用磷酸、雙氧水和水的比例為1∶1∶38配制，腐蝕3分20秒，腐蝕深度應達到第一勢壘層表面，即完全腐蝕重摻雜層，腐蝕深度超過300nm。

上述方案中，所述在源極和漏極蒸鍍電極，進行電極退火形成源漏與導電溝道的歐姆接觸，包括：在源極和漏極蒸鍍AuGeNi電極，采用分次蒸鍍的方法，各層金屬的厚度分別為：Ni?25nm、Au?90nm、Ge?12nm、Ni10nm、Au?350nm；進行電極退火形成源漏與導電溝道的歐姆接觸，退火溫度為450℃，時間1分鐘。

上述方案中，所述在源極和漏極蒸鍍電極，進行電極退火形成源漏與導電溝道的歐姆接觸之后，還包括：源極金屬電極在外延片兩端引出，用作外加電壓用，形成電壓選擇通路。

上述方案中，所述蒸鍍透明電極，在源漏電極之間光刻出柵條，其中同一行的柵條連在一起，包括：蒸鍍NiCr合金透明電極，厚度為10nm，在源漏電極之間光刻出柵條，其中同一行的柵條連在一起。在蒸鍍NiCr合金透明電極時要保證臺面側壁也能蒸鍍上金屬，柵條在兩端引出焊臺，方便施加柵電壓。