[實(shí)用新型]一種平面型銦鎵砷焦平面探測(cè)器的PIN結(jié)結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922276927.9
• 申請(qǐng)日: 2019-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN211789059U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱琴;龔曉霞;楊文運(yùn);宋欣波;李徳香;肖婷婷;范明國(guó);杜潤(rùn)來(lái);尚發(fā)蘭;呂浩;柴圓媛;太云見(jiàn);黃暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南北方昆物光電科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/105
• 分類號(hào): H01L31/105;H01L31/0352;H01L31/0304
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 周蜜

本實(shí)用新型涉及一種平面型銦鎵砷焦平面探測(cè)器的PIN結(jié)結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。所述PIN結(jié)結(jié)構(gòu)為控制InGaAs材料上N型InP層厚度為10nm～30nm；N型InP上位掩膜層；對(duì)掩膜層光刻表面圖形化，去除掩膜層區(qū)域?yàn)槎瓮庋由L(zhǎng)區(qū)域，在二次外延區(qū)域上有一層摻雜Zn的P型InP層。具有所述PIN結(jié)結(jié)構(gòu)的InGaAs焦平面探測(cè)器集合了臺(tái)面型和平面型InGaAs焦平面探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)，方法簡(jiǎn)單、串音小、光敏元可控、電流小、均勻性高、探測(cè)率高并且對(duì)人員所處環(huán)境要求低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種平面型銦鎵砷焦平面探測(cè)器的PIN結(jié)結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

短波紅外銦鎵砷(InGaAs)焦平面探測(cè)器具有無(wú)需在超高真空中工作、量子效率高、可靠性好、可常溫工作、制備成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，其光電響應(yīng)信號(hào)可方便地進(jìn)行輸入、輸出以及各種數(shù)據(jù)處理，具備信號(hào)的傳遞與分享能力，滿足夜視裝備向數(shù)字化、短波以及固態(tài)器件方向發(fā)展的需求，更符合現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的作戰(zhàn)需求。

根據(jù)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)類型不同，目前InGaAs焦平面探測(cè)器主要分為平面型和臺(tái)面型兩類。對(duì)于臺(tái)面型InGaAs焦平面探測(cè)器，需要通過(guò)刻蝕進(jìn)行物理隔離形成相互獨(dú)立的光敏元，所述結(jié)構(gòu)的InGaAs焦平面探測(cè)器具有制備簡(jiǎn)單、串音低以及光敏面易定義等優(yōu)點(diǎn)，但刻蝕帶來(lái)的損傷及臺(tái)面?zhèn)让娴谋┞稌?huì)使器件的漏電增加，降低器件的可靠性，在很大程度上限制了器件探測(cè)率的提高。對(duì)于平面型InGaAs焦平面探測(cè)器，具有暗電流小、探測(cè)率高以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了臺(tái)面型InGaAs焦平面探測(cè)器的不足。目前平面型InGaAs焦平面探測(cè)器PIN 結(jié)的成結(jié)工藝主要是在InP襯底上依次生長(zhǎng)InGaAs腐蝕停層、N型InP襯底層、InGaAs吸收層以及N型InP層，N型InP層厚度為200nm到300nm左右，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定存在如下缺陷：不利于阻擋雜質(zhì)離子鋅向InGaAs吸收層里擴(kuò)散、不利于二次外延P型InP的晶格匹配生長(zhǎng)、器件暗電流效果不佳、P型濃度不易精確控制以及光敏元面積不易定義的問(wèn)題，從而影響到PIN結(jié)的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種平面型銦鎵砷焦平面探測(cè)器的 PIN結(jié)結(jié)構(gòu)；所述結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)原有結(jié)構(gòu)中最上層N型InP層的厚度進(jìn)行控制，并在其上構(gòu)建一層掩膜，經(jīng)過(guò)常規(guī)表面圖形化處理后，構(gòu)建一層新型的P型InP 層，解決P型InP材料的設(shè)定區(qū)域生長(zhǎng)，提高PIN結(jié)質(zhì)量，降低銦鎵砷器件暗電流。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，提供以下技術(shù)方案。

一種平面型銦鎵砷焦平面探測(cè)器的PIN結(jié)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)是將現(xiàn)有平面型 InGaAs焦平面探測(cè)器的InGaAs吸收層上的N型InP層的厚度控制為 10nm～30nm；并在其上制備一層掩膜層，對(duì)掩膜層采用本領(lǐng)領(lǐng)域常規(guī)光刻表面圖形化，然后進(jìn)行刻蝕處理，獲得刻蝕區(qū)域?yàn)槿コ谀拥亩瓮庋由L(zhǎng)區(qū)域，在二次外延生長(zhǎng)區(qū)域上構(gòu)建一層P型InP層，厚度為150nm～250nm。

所述N型InP層和P型InP層的生長(zhǎng)均采用本領(lǐng)域常規(guī)InP層的生長(zhǎng)方法，例如采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)進(jìn)行InP層的生長(zhǎng)。

有益效果

1.本實(shí)用新型提供了一種平面型銦鎵砷焦平面探測(cè)器的PIN結(jié)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)中，通過(guò)控制N型InP層的厚度控制為10nm～30nm，不僅能夠阻擋雜質(zhì)離子鋅向InGaAs吸收層里擴(kuò)散，而且利于二次外延P型InP的晶格匹配生長(zhǎng)，達(dá)到降低器件暗電流的效果；

2.本實(shí)用新型提供了一種平面型銦鎵砷焦平面探測(cè)器的PIN結(jié)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)中，在N型InP層設(shè)置一層掩膜層對(duì)掩膜層采用本領(lǐng)領(lǐng)域常規(guī)光刻表面圖形化處理后，獲得刻蝕區(qū)域?yàn)槿コ谀拥亩瓮庋由L(zhǎng)區(qū)域，然后在刻蝕區(qū)域二次外延生長(zhǎng)P型InP，達(dá)到銦鎵砷焦平面探測(cè)器光敏元面積易定義的效果；