[發明專利]一種銦鎵砷材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011398926.2
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112530792A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 楊明來
• 申請（專利權）人: 浙江長芯光電科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/0304
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發明公開了一種銦鎵砷材料的制備方法，包括：清潔襯底表面；在襯底表面生長第一緩沖層；在第一緩沖層表面生長第二緩沖層；在第二緩沖層上生長銦鎵砷吸收層。本發明能在獲得高銦組分銦鎵砷材料的同時，顯著降低銦鎵砷材料的位錯密度。

技術領域

本發明屬于光電子材料與器件技術領域，更具體地，涉及一種銦鎵砷材料的制備方法。

背景技術

目前，在紅外探測器的研制中，為了提高In_xGa_1-xAs紅外探測器的探測范圍，必須提高In_xGa_1-xAs中In的組分。要達到探測器延伸波長大于1.7μm的要求，In組分應不低于53％。但高In組分會導致銦鎵砷吸收層與襯底之間產生較大的晶格失配，從而在In_xGa_1-xAs(x≥0.53，典型例如x＝0.82)吸收層中產生大量的位錯缺陷，降低材料質量，導致探測器性能下降。

為了克服上述缺陷，目前主要采用組分逐漸過渡的方法，即首先在襯底與吸收層之間生長In組分漸變的In_xGa_1-xAs緩沖層，然后在其上生長需要組分的In_xGa_1-xAs吸收層的方法。該方法可有效抑制位錯，改善吸收層的質量，從而使探測器性能得到改善。但該方法需要生長厚度至少3微米以上的緩沖層后，才能生長所需要組分的吸收層，并且吸收層的位錯密度仍然較大。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種銦鎵砷材料的制備方法，能在獲得高銦組分銦鎵砷材料的同時，顯著降低銦鎵砷材料的位錯密度。

為實現上述目的，本發明提供了一種銦鎵砷材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：清潔襯底表面；在襯底表面生長第一緩沖層；在第一緩沖層表面生長第二緩沖層；在第二緩沖層上生長銦鎵砷吸收層。

優選地，所述襯底為(001)面的InP襯底或者為(001)面的GaAs襯底；所述第一緩沖層為與襯底同質的(001)面的InP材料層或者(001)面的GaAs材料層；所述第二緩沖層為銦鎵砷材料層；所述銦鎵砷吸收層的組分與所述第二緩沖層相同。

優選地，清潔襯底表面包括：在650℃～700℃溫度下對襯底進行表面脫氧處理4～6min。

優選地，生長第一緩沖層的溫度為400℃～450℃。

優選地，第一緩沖層的厚度為10～20nm。

優選地，生長第二緩沖層的溫度與生長第一緩沖層的溫度相同。

優選地，第二緩沖層的厚度為30～120nm。

優選地，生長銦鎵砷吸收層的溫度為600℃～650℃。

優選地，銦鎵砷吸收層的厚度為1～5μm。

優選地，所述第二緩沖層和所述銦鎵砷吸收層為In_xGa_1-xAs(0.53≤x＜1)。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：

(1)采用低壓金屬有機化合物化學氣相淀積(Low Pressure Metal-OrganicChemical Vapor Deposition,LP-MOCVD)系統生長低位錯密度高銦組分銦鎵砷材料，具有兩個低溫生長的緩沖層，通過將位錯缺陷抑制集中在低溫緩沖層中，降低了吸收層的位錯密度。

(2)緩沖層的總厚度僅為40～140nm，與現有的緩沖層厚度(3微米以上)相比，大幅降低了緩沖層的厚度，縮短了材料生長時間，提高了生長效率。