[發(fā)明專利]一種分級(jí)勢(shì)壘低暗電流臺(tái)面型光電二極管及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911111531.7
• 申請(qǐng)日: 2019-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN110808298B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉峰;張承;王立;唐艷;莫才平;遲殿鑫;崔大健;高新江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所
• 主分類號(hào): H01L31/0352
• 分類號(hào): H01L31/0352;H01L31/105;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

本發(fā)明屬于探測(cè)器芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分級(jí)勢(shì)壘低暗電流臺(tái)面型光電二極管；臺(tái)面型光電二極管從上至下疊次連接的N型臺(tái)面、吸收臺(tái)面以及P型臺(tái)面；每個(gè)臺(tái)面的表面覆蓋鈍化層；在臺(tái)面型光電二極管的吸收臺(tái)面中設(shè)置有分級(jí)勢(shì)壘層，分級(jí)勢(shì)壘層從上到下共九層結(jié)構(gòu)；所述N型臺(tái)面上設(shè)置有N電極，所述的P型臺(tái)面上設(shè)置有P電極，P電極與N電極形成共平面電極；本發(fā)明通過采用分級(jí)勢(shì)壘結(jié)構(gòu)，降低了臺(tái)面型光電二極管的表面漏電流和體暗電流，從而提高了臺(tái)面型光電二極管的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于探測(cè)器芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分級(jí)勢(shì)壘低暗電流臺(tái)面型光電二極管及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著光電二極管向高速高帶寬演進(jìn)發(fā)展，制備工藝逐漸由平面型工藝向臺(tái)面型工藝轉(zhuǎn)變。臺(tái)面刻蝕工藝破壞了晶格的周期完整性，將半導(dǎo)體材料表面暴露在環(huán)境之中，引入了表面界面態(tài)，不可避免的增加了表面暗電流。暗電流組成還包括了：產(chǎn)生復(fù)合電流、擴(kuò)散電流、帶間隧穿電流和輔助隧穿電流等。高暗電流降低了臺(tái)面型光電二極管的性能及可靠性，存在較大失效風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)臺(tái)面型光電二極管制備有很多，例如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201811598480.0的《一種高可靠NIP結(jié)構(gòu)臺(tái)面型光電二極管及其制作方法》中提出了一種臺(tái)面型光電二極管包括半絕緣襯底，在襯底上生長(zhǎng)有緩沖層、接觸層、吸收層、漸變層和阻擋層；所述結(jié)構(gòu)采用三層臺(tái)面芯片結(jié)構(gòu)，臺(tái)面表面覆蓋有鈍化層，從所述N型臺(tái)面引出N電極，從P型臺(tái)面引出P電極，從而與所述N電極形成共平面電極；同時(shí)將P型層放在最低部且深埋在材料內(nèi)部，通過這種設(shè)計(jì)可以將內(nèi)建電場(chǎng)限制在體內(nèi)中心處，并且可以抑制臺(tái)面邊緣的漏電流和邊緣擊穿。

但是這種結(jié)構(gòu)中不能降低表面漏電流和體暗電流，因此急需一種能降低表面漏電流和體暗電流的臺(tái)面型光電二極管。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種分級(jí)勢(shì)壘低暗電流臺(tái)面型光電二極管，所述臺(tái)面型光電二極管的結(jié)構(gòu)如下：

臺(tái)面型光電二極管包括三層臺(tái)面結(jié)構(gòu)，從上至下疊次連接的N型臺(tái)面a、吸收臺(tái)面b以及P型臺(tái)面c，且在P型臺(tái)面臺(tái)階的最底層為半絕緣襯底1；所述臺(tái)面型光電二極管的每個(gè)臺(tái)面的表面覆蓋鈍化層；在臺(tái)面型光電二極管的吸收臺(tái)面b中設(shè)置有分級(jí)勢(shì)壘層5，分級(jí)勢(shì)壘層5從上到下依次包括：第一N型InGaAs層51、第一N型δ摻雜層52、第一非摻InAlGaAs漸變層53、第一P型δ摻雜層54、非摻InAlAs勢(shì)壘層55、第二P型δ摻雜層56、第二非摻InAlGaAs漸變層57、第二N型δ摻雜層58以及第二N型InGaAs層59；所述N型臺(tái)面a上設(shè)置有N電極a1并沿N型臺(tái)面a延伸至半絕緣襯底1，所述的P型臺(tái)面c上設(shè)置有P電極c1并沿P型臺(tái)面c延伸至半絕緣襯底1，P電極c1與N電極a1形成共平面電極。

優(yōu)選的，分級(jí)勢(shì)壘層5中的第一N型InGaAs層51、第一非摻InAlGaAs漸變層53、第二非摻InAlGaAs漸變層57以及第二N型InGaAs層59的材質(zhì)為In_0.53Al_xGa_0.47-xAs，非摻InAlAs勢(shì)壘層55的材質(zhì)為In_0.52Al_0.48As；其中，x的取值為0～0.47。

優(yōu)選的，所述分級(jí)勢(shì)壘層5中的第一N型δ摻雜層52、第二N型δ摻雜層58或者第一P型δ摻雜層54、第二P型δ摻雜層56的厚度都為5～10nm，摻雜濃度大于1×10¹⁸cm^-3。

優(yōu)選的，所述分級(jí)勢(shì)壘層5中的非摻InAlAs勢(shì)壘層55的厚度為200～500nm，禁帶寬度為1.46eV。

優(yōu)選的，分級(jí)勢(shì)壘層5中的第一非摻InAlGaAs漸變層53和第二非摻InAlGaAs漸變層57的厚度都為300～800nm，且隨著x的改變，第一非摻InAlGaAs漸變層53和第二非摻InAlGaAs漸變層57的禁帶寬度在0.74～1.46eV的范圍內(nèi)變化。