[發明專利]量子阱紅外探測器的制作方法

有效

• 申請號: 201310008615.4
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103050503A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 時文華;繆小虎;蘇瑞鞏;熊敏;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種半導體紅外光電器件，具體涉及一種量子阱紅外探測器(Quantum?Well?Infrared?Photodetectors，簡稱為QWIP)的制作方法。

背景技術

紅外焦平面探測器是一種集紅外信息獲取和信息處理于一體的先進成像傳感器，第一代和第二代紅外焦平面探測器已經在空間、軍事和國民經濟等應用領域發揮了重要的作用。1999年，唐納德·里高等人提出了第三代紅外成像探測器的概念，由高性能和低成本兩個基本內涵構成，核心是要進一步提高遠距離目標探測、識別能力以及提高成本可承受能力。

在長波大規模陣列探測器方面，GaAs/AlGaAs量子阱紅外探測器（QWIP）有很多潛在的優點，包括：基于GaAs材料的生長和工藝技術非常成熟、通過MBE技術可以在超過6英寸的晶圓上實現高均勻性和工藝精密控制，達到高良率和低成本，以及更好的熱穩定性和抗外部輻射特性。QWIP可以滿足第三代紅外焦平面探測器高性能、低成本和多色化的發展需求，QWIP探測器有很大的發展潛力，是國內外研發的熱點。

參圖1所示，傳統的量子阱紅外探測器制造工藝，往往采取先刻蝕臺面隔離，然后套刻光柵以及上電極的方法。由于目前紅外探測器面陣的每個像元已經小至20微米左右，臺面隔離槽2微米左右，因此對套刻的要求極高，工藝難度大。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的提供一種量子阱紅外探測器的制作方法，大大降低了工藝難度。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開一種量子阱紅外探測器的制作方法，包括如下步驟：

s1、在外延片上進行光柵光刻，形成光柵圖形；

s2、在外延片上制作上電極；

s3、以上電極為掩膜，刻蝕形成臺面；

s4、生長鈍化層，并在鈍化層上刻蝕出電極孔以露出上電極；

s5、制作下電極。

在上述量子阱紅外探測器的制作方法中，所述外延片為GaAs外延片。

優選的，所述步驟s1具體為：以光刻膠作為掩膜在外延片上刻蝕出光柵圖形，然后去除光刻膠。

進一步地，所述的光柵圖形的刻蝕方式為ICP（(Inductively?Coupled?Plasma，感應耦合等離子體刻蝕），刻蝕氣體為Cl₂與BCL₃的混合氣體。

在上述量子阱紅外探測器的制作方法中，所述上電極材料為AuGeNi/Au。

優選的，所述步驟s2具體為：先以光刻膠為掩膜光刻形成上電極圖形，接著電子束蒸發AuGeNi/Au，最后溶解光刻膠以形成上電極。

在上述的量子阱紅外探測器的制作方法中，所述鈍化層為SiO₂或Si₃N₄，厚度為400~800nm。

本申請實施例還公開了一種外延片的制作方法，在襯底上依次生長第一接觸層、量子阱結構和第二接觸層。

在上述的外延片制作方法中，所述襯底為GaAs，所述量子阱結構為GaAs/AlGaAs，所述量子阱的周期數為30~60個，所述第一接觸層和第二接觸層均為n摻雜的GaAs，摻雜濃度為10¹⁷~10¹⁸/cm³。

本申請實施例還公開了一種量子阱紅外探測器的制作方法，包括如下步驟：

a）制作GaAs外延片，即在GaAs襯底上外延生長GaAs/AlGaAs量子阱結構，量子阱上下兩側分別形成N型GaAs接觸層；

b）在GaAs外延片上光刻形成光柵圖形，以光刻膠作為掩膜在外延片上刻蝕出光柵圖形，最后去除光刻膠；

c）光刻形成上電極圖形，接著電子束蒸發AuGeNi/Au，最后溶解光刻膠以形成上電極；

d）用上電極作為掩膜，通過干法刻蝕形成臺面；

e）采用PECVD方法生長鈍化層；

f）光刻形成電極孔圖形，以光刻膠作為掩膜在鈍化層上刻蝕出電極孔；

g）光刻形成下電極圖形，接著電子束蒸發AuGeNi/Au，最后溶解光刻膠以形成下電極。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明采取不同的思路，先制作光柵與上電極，然后利用上電極金屬作為刻蝕掩膜，刻蝕形成臺面，即引入了自對準工藝，大大降低了工藝難度。另外，上下金屬電極可分別控制金屬成分與厚度，會提高后期芯片與In柱倒裝的可靠性。

附圖說明