[發(fā)明專(zhuān)利]制作InSb紅外探測(cè)器的材料結(jié)構(gòu)及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510573693.8
• 申請(qǐng)日: 2015-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105140333A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙曉蒙;張楊;曾一平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/105
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/105;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制作InSb紅外探測(cè)器的材料結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)

紅外探測(cè)器材料主要包括，碲鎘汞(TeCrHg)，銻化銦(InSb)等體材料紅外探測(cè)器，以及量子點(diǎn)，量子阱，超晶格等二維結(jié)構(gòu)材料紅外探測(cè)器，其中在中紅外波段，碲鎘汞(TeCrHg)的探測(cè)率是最高的，所以目前應(yīng)用廣泛。但是，碲鎘汞(TeCrHg)材料沒(méi)有合適的襯底，并且Hg元素在生長(zhǎng)過(guò)程中中易擴(kuò)散，因此制備高質(zhì)量的碲鎘汞(TeCrHg)材料比較困難，這些因素導(dǎo)致在制造大面積焦平面紅外探測(cè)器的時(shí)候成品率較低，成本較高，同時(shí)碲鎘汞(TeCrHg)紅外探測(cè)器的工作溫度較低，需要相應(yīng)制冷設(shè)備來(lái)提供工作環(huán)境，這就促使人們不斷需找可以替換的新材料。

銻化銦(InSb)材料作為III/V族化合物半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為0.17eV，使得它在中紅外探測(cè)器領(lǐng)域能夠有所應(yīng)用。相比于TeCrHg材料，InSb材料制備的紅外探測(cè)器具有更好的力學(xué)性能，更高的工作溫度，更廣泛的襯底材料，更方便的生產(chǎn)過(guò)程。目前大部分的InSb紅外探測(cè)器材料都是采用PIN的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的暗電流會(huì)比較大，會(huì)降低器件的工作溫度，因此InSb材料制造紅外探測(cè)器研究的主要集中在如何減少暗電流，降低噪聲，提高工作溫度等方面。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種制作InSb紅外探測(cè)器的材料結(jié)構(gòu)及制備方法，此結(jié)構(gòu)及方法通過(guò)加入勢(shì)壘層來(lái)阻擋電子的移動(dòng)，降低了InSb紅外探測(cè)器的在反偏電壓下的暗電流和工作時(shí)的噪聲電流，提高了InSb紅外探測(cè)器的探測(cè)率和最高工作溫度，為室溫下工作的InSb紅外探測(cè)器提供了基礎(chǔ)。

本發(fā)明提供一種制作InSb紅外探測(cè)器的材料結(jié)構(gòu)，其包括：

一襯底；

一復(fù)合緩沖層，其生長(zhǎng)在襯底上；

一n型InSb重?fù)诫s層，其生長(zhǎng)在緩沖層上；

一InSb本征吸收層，其生長(zhǎng)在n型InSb重?fù)诫s層上；

一p型InSb輕摻雜層，其生長(zhǎng)在InSb本征吸收層上；

一p型AlInSb勢(shì)壘層，其生長(zhǎng)在p型InSb輕摻雜層上；

一p型InSb重?fù)诫s層，其生長(zhǎng)在p型AlInSb勢(shì)壘層上。

本發(fā)明還提供一種InSb紅外探測(cè)器材料結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：在襯底上采用MBE的方法生長(zhǎng)復(fù)合緩沖層；

步驟2：在復(fù)合緩沖層上采用MBE的方法生長(zhǎng)n型InSb重?fù)诫s層；

步驟3：在n型InSb重?fù)诫s層上采用MBE的方法生長(zhǎng)InSb本征吸收層；

步驟4：在InSb本征吸收層上采用MBE的方法生長(zhǎng)p型InSb輕摻雜層；

步驟5：在p型InSb輕摻雜層上采用MBE的方法生長(zhǎng)p型AlInSb勢(shì)壘層；

步驟6：在p型AlInSb勢(shì)壘層上采用MBE的方法生長(zhǎng)p型InSb重?fù)诫s層，完成制備。

本發(fā)明的有益效果是，其是通過(guò)加入勢(shì)壘層來(lái)阻擋電子的移動(dòng)，降低了InSb紅外探測(cè)器的在反偏電壓下的暗電流和工作時(shí)的噪聲電流，提高了InSb紅外探測(cè)器的探測(cè)率和最高工作溫度，為室溫下工作的InSb紅外探測(cè)器提供了基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容，以下結(jié)合具體實(shí)施方式，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)的描述，其中：

圖1是本發(fā)明中InSb紅外探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的復(fù)合緩沖層20的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的制備流程圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明提供一種制作InSb紅外探測(cè)器的材料結(jié)構(gòu)，其包括：

一襯底10，所述襯底10的材料是半絕緣的(001)晶向的GaAs單晶襯底；

半絕緣的襯底可以有效減少底部漏電流，對(duì)紅外探測(cè)器是及其重要的，而且GaAs單晶襯底力學(xué)性能很好，價(jià)格便宜，可以降低紅外探測(cè)器的成本；

一復(fù)合緩沖層20，其生長(zhǎng)在襯底10上，該復(fù)合緩沖層20包括：

一GaAs緩沖層21，厚度為200nm，該層可以有效減少襯底(10)表面的缺陷對(duì)外延材料質(zhì)量的影響；

一AlSb緩沖層22，厚度為300nm，生長(zhǎng)在GaAs緩沖層21上，該層有著較高的電阻率，可以大大降低器件的漏電流，同時(shí)在GaAs和AlSb的界面處可以限制穿通位錯(cuò)向外延層的延伸，減少位錯(cuò)密度；