[發明專利]一種基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201710235790.5
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107134405B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 呂紅亮;趙曼麗;趙小紅;張義門;張玉明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/06
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

1.一種基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構，其特征在于，包括N⁺-InP襯底、N-InP層、P⁺-InGaAs層、P⁺-InGaAs歐姆接觸層、N區歐姆接觸電極和P區歐姆接觸電極；其中，N⁺-InP襯底、N-InP層、P⁺-InGaAs層和P⁺-InGaAs歐姆接觸層自下而上依次排列，N-InP層和P⁺-InGaAs層共同構成InP/InGaAs異質結外延層，P⁺-InGaAs歐姆接觸層生長于P⁺-InGaAs層的上部，P區歐姆接觸電極制作在P⁺-InGaAs歐姆接觸層的頂部，N區歐姆接觸電極制作在N⁺-InP襯底的底部；

所述N⁺-InP襯底采用(100)晶向，且為Si高摻雜，摻雜濃度10¹⁸cm^-3；

所述InP/InGaAs異質結外延層中，P⁺-InGaAs層的In摩爾組分為0.53，Ga摩爾組分為0.47，摻雜為C元素；

所述P⁺-InGaAs歐姆接觸層的厚度為200nm，Si摻雜濃度10¹⁹cm^-3。

2.根據權利要求1所述的一種基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構，其特征在于，N區歐姆接觸電極和P區歐姆接觸電極均為多層金屬電極，其中，與P⁺-InGaAs歐姆接觸層相接觸的P區歐姆接觸電極作為頂部金屬電極，具有Pt/Ti/Pt/Au結構金屬層，Pt/Ti/Pt/Au結構金屬層的Pt、Ti、Pt、Au的厚度依次為2nm、15nm、15nm、120nm；與N⁺-InP襯底相接觸的N區歐姆接觸電極作為底部金屬電極，具有Ni/Ge/Au結構金屬層，Ni/Ge/Au結構金屬層的Ni、Ge、Au厚度依次為30nm、50nm、250nm。

3.根據權利要求1所述的一種基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構，其特征在于，所述InP/InGaAs異質結外延層采用金屬有機化學氣相淀積技術生長。

4.根據權利要求1所述的一種基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構，其特征在于，所述N-InP層的厚度為200-300nm，Si摻雜濃度為10¹⁷cm^-3；所述P⁺-InGaAs層的厚度為50-80nm，C摻雜濃度10¹⁹cm^-3。

5.根據權利要求1所述的一種基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構，其特征在于，所述P⁺-InGaAs歐姆接觸層采用與P⁺-InGaAs層相同的摩爾組分。

6.根據權利要求2所述的一種基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構，其特征在于，兩個歐姆接觸電極均采用電子束蒸發工藝制備。

7.一種制備如權利要求1所述的基于深能級瞬態譜測試的InP/InGaAs異質結構的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、制備N⁺-InP襯底：襯底采用(100)晶向，摻雜為Si，摻雜濃度為10¹⁸cm^-3，以形成襯底層；

步驟2、在制備好的N⁺-InP襯底上，采用金屬有機化學氣相淀積技術外延生長低晶格失配的InP/InGaAs異質結構：通過金屬有機化學氣相淀積技術首先在N⁺-InP襯底上生長N-InP層，該結構中N-InP層厚度為200-300nm，低摻雜Si，摻雜濃度為10¹⁷cm^-3；然后在N-InP層上生長厚度為50-80nm的P⁺-InGaAs層，In摩爾組分為0.53，Ga摩爾組分為0.47，摻雜為C元素，摻雜濃度為10¹⁹cm^-3，從而形成InP/InGaAs異質結；

步驟3、在該異質結上淀積一層厚度為200nm的P⁺-InGaAs層，P⁺-InGaAs層采用異質結中P⁺-InGaAs層相同的摩爾組分，Si摻雜，摻雜濃度為10¹⁹cm^-3，以形成P⁺-InGaAs歐姆接觸層；

步驟4、制備電極：在與N⁺-InP襯底接觸的背部，利用電子束蒸發工藝，依次淀積厚度為30nm/50nm/250nm的Ni/Ge/Au金屬，400℃的溫度下退火15s，形成N區歐姆接觸電極；然后在P⁺-InGaAs歐姆接觸層的頂部依次淀積厚度為2nm/15nm/15nm/120nm的Pt/Ti/Pt/Au金屬，形成P區歐姆接觸電極；

步驟5、通過常規光刻工藝，在溴甲醇溶液中腐蝕成結面積在4×10^-4cm^-3～1×10^-3cm^-3范圍內的臺面二極管，最終完成InP/InGaAs異質結構的制備。