[發明專利]碲鎘汞紅外探測器芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202011292895.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112466992A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王經緯;劉銘;寧提;譚振;王成剛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/109;H01L31/0392
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 張然

本發明公開了一種碲鎘汞紅外探測器芯片及其制備方法。碲鎘汞紅外探測器芯片的制備方法，包括：對硅基襯底層依次進行除氣處理和束流校正；在束流校正后的硅基襯底層上外延生長碲化鎘復合襯底層；在碲化鎘復合襯底層上外延生長p型摻雜高電導率碲化鎘導電層；在p型摻雜高電導率碲化鎘導電層上外延生長碲鎘汞吸收層。碲鎘汞紅外探測器芯片，包括：硅基襯底層；碲化鎘復合襯底層，層疊設置于硅基襯底層上；p型摻雜高電導率碲化鎘導電層，層疊設置于碲化鎘復合襯底層上；碲鎘汞吸收層，層疊設置于p型摻雜高電導率碲化鎘導電層上。采用本發明，可以有效提升紅外焦平面探測器芯片的均勻性指標。

技術領域

本發明涉及紅外探測器領域，尤其涉及一種碲鎘汞紅外探測器芯片及其制備方法。

背景技術

目前，紅外焦平面探測器正向著大面陣、雙多色的第三代焦平面探測器領域發展。碲鎘汞材料由于其接近100％的量子效率及從近紅外到甚長波全波段的極廣的應用范圍，在該領域的應用中占據絕對的市場份額。隨著其在航天、氣象觀測等領域應用的不斷擴展，對于其性能的要求也在不斷地提高。

在碲鎘汞紅外探測器的制備過程中，通常采用背照式，即被探測物體所輻射紅外線通過襯底材料一側入射到探測器吸收層，所產生電子-空穴對被p-n耗盡區結所俘獲，產生電信號，并被讀出電路讀出。芯片p-n結工作在反偏區，芯片表面n型層加正電壓，p型層通過芯片四周環形地加負電壓。由于芯片中心區與邊緣區域體電阻的差異，導致中心區域與邊緣區域相比實際結區電壓較小，這會體現在成像信號上面。對于第二代中、短波組件而言，這個差異在5％以下，通常可以忽略；但對于第三代大面陣、超大面陣碲鎘汞紅外探測器，這個差異可達10％甚至以上，導致組件非均勻性劣化明顯；再疊加紅外線照度的影響，導致組件固有非均勻性達到18％～20％以上。

發明內容

本發明實施例提供一種碲鎘汞紅外探測器芯片及其制備方法，用以解決現有技術中芯片中心-邊緣區域偏壓不均勻的問題。

根據本發明實施例的碲鎘汞紅外探測器芯片的制備方法，包括：

對硅基襯底層依次進行除氣處理和束流校正；

在束流校正后的硅基襯底層上外延生長碲化鎘復合襯底層；

在所述碲化鎘復合襯底層上外延生長p型摻雜高電導率碲化鎘導電層；

在所述p型摻雜高電導率碲化鎘導電層上外延生長碲鎘汞吸收層。

根據本發明的一些實施例，在對硅基襯底層依次進行除氣處理和束流校正之前，對所述硅基襯底層進行清洗。

根據本發明的一些實施例，所述對硅基襯底層依次進行除氣處理，包括：

將硅基襯底層置于分子束外延設備中，并將所述分子外延設備的源爐溫度調節至預估溫度；

對所述硅基襯底層進行高溫除氣預設時間段后，將所述分子外延設備的源爐溫度調節至預估溫度；

所述預估溫度大于等于18℃且小于等于25℃；

所述預設時間段大于等于25分鐘且小于等于35分鐘。

根據本發明的一些實施例，所述在所述碲化鎘復合襯底層上外延生長p型摻雜高電導率碲化鎘導電層，包括：

通過原位摻雜技術，在所述碲化鎘復合襯底層上外延生長p型摻雜高電導率碲化鎘導電層；

所述p型摻雜高電導率碲化鎘導電層的厚度大于等于300納米且小于等于500納米；

所述p型摻雜高電導率碲化鎘導電層的有效摻雜濃度大于等于1.0×10¹⁷。

根據本發明的一些實施例，所述p型摻雜高電導率碲化鎘導電層與所述碲化鎘復合襯底層一次性完成外延。