[發明專利]一種抑制銻化物超晶格紅外探測器表面泄露電流的方法

在審

• 申請號: 201710054288.4
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106711289A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 黃建亮;馬文全;張艷華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其是涉及一種抑制銻化物超晶格紅外探測器表面泄露電流的方法。

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1μm-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。但同時針對臺面結構的InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器也面臨表面電流泄漏問題大的問題，導致噪聲較大，目前還沒有一種有效的鈍化方法來抑制表面泄漏電流。據目前研究現狀而言，尤其是隨著探測波長變長的時候，鈍化技術越來越困難。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對臺面結構的InAs/GaSb二類超晶格紅外探測器表面泄露電流問題，本發明提供一種抑制銻化物超晶格紅外探測器表面泄露電流的方法。

(二)技術方案

一種抑制銻化物超晶格紅外探測器表面泄露電流的方法，包括以下步驟：

S1：在襯底上依次生長緩沖層、下歐姆接觸層、光吸收層、上歐姆接觸層和掩膜層，形成整體器件；

S2：所述整體器件包含多個周期陣列排布的單元器件，去除單元器件部分區域的掩膜層，開出擴散窗口；

S3：對單元器件的擴散窗口進行P型擴散，形成P型上歐姆接觸層；

S4：刻蝕整體器件的四周區域至下歐姆接觸層，形成中心大臺面；

S5：在單元器件的P型上歐姆接觸層上形成上金屬電極，在下歐姆接觸層表面上形成下金屬電極，完成器件的制作。

上述方案中，所述S1包括：

在襯底表面上依次外延生長緩沖層、下歐姆接觸層、光吸收層、上歐姆接觸層；

在上歐姆接觸層表面生長掩膜層，以形成整體器件。

上述方案中，所述S2包括：

整體器件劃分為中間區域和四周區域，中間區域包含多個周期陣列排布的單元器件，相鄰單元器件的側壁連接在一起；

去除每個單元器件中間部分的掩膜層，開出擴散窗口。

上述方案中，所述S4包括：

刻蝕整體器件四周區域的邊緣部分至下歐姆接觸層，形成中心大臺面；

在整體器件表面形成鈍化層。

上述方案中，所述S5包括：

S51：在每個單元器件的P型上歐姆接觸層上形成透光窗口；

S52：在整體器件表面生長金屬電極層；

S53：刻蝕金屬電極層，形成上金屬電極和下金屬電極，完成器件的制作。

上述方案中，

所述S4包括：刻蝕整體器件四周區域的邊緣部分至下歐姆接觸層，形成中心大臺面；

所述S5包括：

S51：在整體器件表面生長金屬電極層；

S52：刻蝕金屬電極層，形成上金屬電極和下金屬電極，完成器件的制作。

上述方案中，所述在整體器件表面生長金屬電極層包括：利用熱蒸發、電子束蒸發或磁控濺射的方法在整體器件表面蒸鍍金屬電極層。

上述方案中，所述在整體器件表面形成鈍化層包括：生長一層外延介質膜、Su-8膠或二次外延鈍化材料。

上述方案中，

所述的緩沖層為GaSb材料，摻雜類型為N型；

所述下歐姆接觸層為InAs/GaSb材料，摻雜類型為N型；

所述光吸收層為光吸收二類超品格層，由InAs/GaSb超晶格材料組成，非摻雜區或者弱N型摻雜；

所述上歐姆接觸層包括二類超晶格層和InAs層，摻雜的濃度為本征或者是弱N型摻雜。