[發明專利]增強型光電探測器襯底的制備方法、其產物及增強型III-V光電探測器

有效

• 申請號: 201911282421.7
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN113066892B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 董旭;熊敏;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0232;H01L31/0236;H01L31/0304
• 代理公司: 南京艾普利德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32297
• 代理人: 陸明耀;顧祥安

1.增強型光電探測器襯底的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1，在硅（001）襯底（1）的上表面制備一掩膜層（2）得到第一中間體；所述掩膜層（2）上形成一組按照周期寬度P分布且沿硅（001）襯底的110晶向延伸的方形凹槽（21），所述周期寬度P與光電探測器的吸收截止波長一致，所述方形凹槽（21）至少從所述掩膜層（2）的頂面延伸至硅（001）襯底（1）的上表面；

S2，將所述第一中間體置入刻蝕溶液中浸泡，直至硅（001）襯底（1）的上表面形成與每個方形凹槽（21）對應的倒三角凹槽（11）后取出清洗得到第二中間體，所述倒三角凹槽（11）的頂邊的兩端延伸到方形凹槽（21）的兩側；

S3，將所述第二中間體置于稀釋的氫氟酸溶液中浸泡后取出清洗得到第三中間體；

S4，在所述第三中間體的倒三角凹槽（11）內沉積得到Ⅲ-V材料種子層（3），得到第四中間體，所述Ⅲ-V材料種子層（3）包括由下至上依次設置的緩沖層、過渡層及高溫層，所述Ⅲ-V材料種子層（3）的表面與所述硅（001）襯底的上表面平齊；

S5，將所述第四中間體置于氫氟酸溶液中浸泡去除掩膜層得到最終的襯底；

所述S4步驟包括：

S41，將第四中間體置入MOCVD設備中，使設備升溫至750℃烘烤20分鐘，隨后降溫至370℃～420℃之間，以砷烷和三甲基鎵作為前驅體，按照V/III比大于100的條件，生長8納米±2納米厚的砷化鎵緩沖層；

S42，升溫至500±25℃之間，以砷烷和三甲基鎵作為前驅體，按照V/III比大于10的條件，生長100納米±20納米厚的砷化鎵過渡層；

S43，升溫至600±45℃之間，以砷烷和三甲基鎵作為前驅體，按照V/III比5±1的條件，繼續生長一層砷化鎵高溫層，至高溫層的表面與硅（001）襯底的上表面平齊時停止。

2.根據權利要求1所述的增強型光電探測器襯底的制備方法，其特征在于：所述掩膜層（2）的厚度在500納米～1.5微米之間，且在溫度低于1000℃時不分解。

3.根據權利要求1所述的增強型光電探測器襯底的制備方法，其特征在于：所述方形凹槽（21）的寬度在（0.8～0.9）P之間，其中P為方形凹槽的周期寬度。

4.根據權利要求1所述的增強型光電探測器襯底的制備方法，其特征在于：所述S3步驟中的氫氟酸溶液的濃度在1%～5%，浸泡時間在5～30秒。

5.根據權利要求1-4任一所述的增強型光電探測器襯底的制備方法，其特征在于：所述S5步驟中的氫氟酸溶液的濃度在5%～50%，浸泡時間在5～30分鐘。

6.增強型光電探測器襯底，其特征在于：所述增強型光電探測器襯底采用權利要求1-5任一所述的制備方法加工得到，其包括硅（001）襯底（1），所述硅（001）襯底（1）的上表面形成有一組周期分布且沿硅（001）襯底的110晶向延伸的倒三角凹槽（11），所述倒三角凹槽（11）內填充有Ⅲ-V材料種子層（3），所述Ⅲ-V材料種子層（3）包括由下至上依次形成的緩沖層（31）、過渡層（32）及高溫層（33），所述高溫層（33）的表面與硅（001）襯底（1）的上表面平齊。

7.增強型III-V光電探測器，包括電極、III-V光電探測器結構，其特征在于：包括權利要求6所述的增強型光電探測器襯底。