[發(fā)明專利]紅外探測(cè)器及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810421489.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN110444628B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃勇;趙宇;吳啟花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;H01L31/105;H01L31/0224
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發(fā)明公開了一種紅外探測(cè)器及其制作方法。該制作方法包括：提供N型襯底；在所述N型襯底上生長(zhǎng)形成探測(cè)器外延層；對(duì)所述探測(cè)器外延層進(jìn)行選擇性刻蝕以形成臺(tái)面?zhèn)缺冢辉谒雠_(tái)面?zhèn)缺谏闲纬山橘|(zhì)層；在所述介質(zhì)層上形成懸空電極；在所述N型襯底上形成下電極，在所述探測(cè)器外延層上形成上電極。本發(fā)明的紅外探測(cè)器通過在臺(tái)面?zhèn)缺谏显O(shè)置高介電常數(shù)材料薄層和高功函數(shù)的懸空電極，通過場(chǎng)效應(yīng)讓該懸空電極在不加外置偏壓的情況下使吸收區(qū)和P型區(qū)的能帶變平或向上彎曲，從而有效抑制臺(tái)面?zhèn)缺谝蚰軒蛳聫澢斐傻谋砻媛╇姟?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外探測(cè)器及其制作方法。

背景技術(shù)

紅外探測(cè)器是一種重要的半導(dǎo)體光電子器件，廣泛應(yīng)用于熱成像、衛(wèi)星遙感、氣體監(jiān)測(cè)、光通訊、光譜分析等領(lǐng)域。銻化物超晶格(InAs/GaSb和InAs/InAsSb)紅外探測(cè)器由于具有均勻性好、俄歇復(fù)合率低、波長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍大等特點(diǎn)被認(rèn)為是制備第三代紅外探測(cè)器最理想的選擇之一。2013年美國西北大學(xué)展示了截止波長(zhǎng)分別為5μm和11μm的320×256像素中長(zhǎng)波超晶格雙色探測(cè)器陣列。2016年以色列SCD公司展示了在4英寸GaSb襯底上制備出的1920×1536像素紅外探測(cè)器陣列，其工作溫度可達(dá)150K。雖然在雙色、長(zhǎng)波探測(cè)器面陣方面有巨大市場(chǎng)需求，但相比于成熟的碲鎘汞技術(shù)，銻化物超晶格技術(shù)仍存在若干工程化問題如暗電流較高、工藝不穩(wěn)定等亟待解決。

目前，銻化物超晶格探測(cè)器的主流制備路線是：利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，簡(jiǎn)稱MOCVD)或分子束外延(MolecularBeam Epitaxy，簡(jiǎn)稱MBE)工藝在InAs或GaSb襯底上外延生長(zhǎng)PIN光伏型探測(cè)器結(jié)構(gòu)，然后采用干法或者濕法刻蝕制備臺(tái)面單元，并沉積介質(zhì)材料如SiO₂等進(jìn)行表面鈍化，最后沉積上下金屬電極，形成臺(tái)面型探測(cè)器。由于銻化物材料體系加工工藝和鈍化手段尚不成熟，在臺(tái)面刻蝕中產(chǎn)生的側(cè)壁損傷、表面氧化以及沾污等因素造成表面存在表面勢(shì)，導(dǎo)致能帶在側(cè)壁表面向下彎曲。在非摻的吸收層和P型接觸層中，因?yàn)槟軒蛳聫澢沟门_(tái)面?zhèn)缺诋a(chǎn)生電子導(dǎo)電通道，導(dǎo)致器件漏電流高，工藝重復(fù)性差。這是目前二類超晶格探測(cè)器發(fā)展的最大技術(shù)瓶頸，限制了它在焦平面探測(cè)陣列中的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種能使吸收區(qū)和P型區(qū)的能帶變平或向上彎曲的紅外探測(cè)器及其制作方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種紅外探測(cè)器的制作方法，包括：

提供N型襯底；

在所述N型襯底上生長(zhǎng)形成探測(cè)器外延層；

對(duì)所述探測(cè)器外延層進(jìn)行選擇性刻蝕以形成臺(tái)面?zhèn)缺冢?/p>

在所述臺(tái)面?zhèn)缺谏闲纬山橘|(zhì)層；

在所述介質(zhì)層上形成懸空電極；

在所述N型襯底上形成下電極，在所述探測(cè)器外延層上形成上電極。

優(yōu)選地，在所述N型襯底上生長(zhǎng)形成所述探測(cè)器外延層的具體方法為：采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積或分子束外延工藝依次在所述N型襯底上生長(zhǎng)形成N型超晶格接觸層、超晶格吸收層和P型超晶格接觸層。

優(yōu)選地，對(duì)所述探測(cè)器外延層進(jìn)行選擇性刻蝕以形成所述臺(tái)面?zhèn)缺诘木唧w方法為：采用干法或濕法工藝選擇性刻蝕所述N型超晶格接觸層、所述超晶格吸收層和所述P型超晶格接觸層，以使得所述N型超晶格接觸層的側(cè)面、所述超晶格吸收層的側(cè)面和所述P型超晶格接觸層的側(cè)面共面以形成所述臺(tái)面?zhèn)缺凇?/p>