[發(fā)明專利]雙色紅外探測(cè)器及其制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110103882.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112786731A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃勇;張立群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州晶歌半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/101
• 分類號(hào): H01L31/101;H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;武岑飛

本發(fā)明公開(kāi)了一種雙色紅外探測(cè)器，其包括層疊設(shè)置的中波長(zhǎng)紅外探測(cè)器和長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外探測(cè)器，所述中波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的中波通道吸收層為P型InAs/InAsSb超晶格或P型InAsP/InAsSb超晶格，所述長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的長(zhǎng)波通道吸收層為P型InAs/GaSb超晶格，所述中波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的中波通道勢(shì)壘層和所述長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的長(zhǎng)波通道勢(shì)壘層均為N型InPSb/InAs超晶格。本發(fā)明還公開(kāi)了一種雙色紅外探測(cè)器的制作方法。本發(fā)明的雙色紅外探測(cè)器的中波通道吸收層采用了InAs/InAsSb或InAsP/InAsSb超晶格，長(zhǎng)波通道吸收層采用了InAs/GaSb超晶格，如此保證了各波段器件的最佳性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種雙色紅外探測(cè)器及其制作方法。

背景技術(shù)

紅外輻射探測(cè)是紅外技術(shù)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于熱成像、衛(wèi)星遙感、氣體監(jiān)測(cè)、光通訊、光譜分析等領(lǐng)域。銻化物二類超晶格(InAs/GaSb或InAs/InAsSb)紅外探測(cè)器由于具有均勻性好、俄歇復(fù)合率低、波長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍大等特點(diǎn)被認(rèn)為是制備第三代紅外探測(cè)器最理想的選擇之一。相對(duì)于碲鎘汞紅外探測(cè)器(HgCdTe)，它的均勻性重復(fù)性更好、成本更低、在長(zhǎng)波甚長(zhǎng)波段性能更好；相對(duì)于量子阱紅外探測(cè)器(QWIP)，它的量子效率更高、暗電流更小、工藝更簡(jiǎn)單。目前，銻化物二類超晶格紅外探測(cè)器業(yè)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

此外，在長(zhǎng)波長(zhǎng)探測(cè)波段(8～12μm)，成熟的銻化物超晶格器件結(jié)構(gòu)中基本都使用InAs/GaSb超晶格作為吸收區(qū)，因?yàn)镮nAs/GaSb超晶格容易找到與其匹配的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，且在長(zhǎng)波波段吸收系數(shù)大。而在中波長(zhǎng)探測(cè)波段(3～5μm)，目前性能最佳的探測(cè)器使用的是InAs/InAsSb超晶格，因?yàn)樵谥胁úǘ闻cInAs/GaSb超晶格相比，InAs/InAsSb超晶格吸收系數(shù)更大，少子壽命更長(zhǎng)。

能夠同時(shí)探測(cè)兩個(gè)紅外波段信息的雙色探測(cè)器具有更大的吸引力。雙色探測(cè)器可以獲得目標(biāo)的絕對(duì)溫度，抑制背景干擾，增加探測(cè)和識(shí)別距離，降低虛警率。雙色紅外探測(cè)器一般采用兩個(gè)PN結(jié)背靠背放在一起的形式，每個(gè)PN結(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)吸收波段。正偏壓時(shí)一個(gè)波段工作，反偏壓時(shí)另一個(gè)波段工作。對(duì)于能同時(shí)探測(cè)中波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)的雙色探測(cè)器，目前吸收區(qū)均采用的是InAs/GaSb超晶格。然而，這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)使得雙色探測(cè)器探測(cè)中波的性能不能達(dá)到最佳。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種中波通道吸收層由P型InAs/InAsSb超晶格或P型InAsP/InAsSb超晶格制作而非InAs/GaSb超晶格制作的雙色紅外探測(cè)器及其制作方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一方面提供的雙色紅外探測(cè)器，其包括層疊設(shè)置的中波長(zhǎng)紅外探測(cè)器和長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外探測(cè)器，所述中波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的中波通道吸收層為P型InAs/InAsSb超晶格或P型InAsP/InAsSb超晶格，所述長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的長(zhǎng)波通道吸收層為P型InAs/GaSb超晶格，所述中波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的中波通道勢(shì)壘層和所述長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外探測(cè)器的長(zhǎng)波通道勢(shì)壘層均為N型InPSb/InAs超晶格。

在上述一方面提供的雙色紅外探測(cè)器的一個(gè)示例中，所述中波長(zhǎng)紅外探測(cè)器還包括中波通道接觸層、中波通道連接層，所述中波通道吸收層、所述中波通道勢(shì)壘層以及所述中波通道連接層依序?qū)盈B于所述中波通道接觸層上；所述長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外探測(cè)器還包括：長(zhǎng)波通道連接層、長(zhǎng)波通道接觸層，所述長(zhǎng)波通道連接層、所述長(zhǎng)波通道勢(shì)壘層、所述長(zhǎng)波通道吸收層以及所述長(zhǎng)波通道接觸層依序?qū)盈B于所述中波通道連接層上；所述紅外雙色探測(cè)器還包括：第一電極和第二電極，所述第一電極設(shè)置于所述中波通道接觸層上，所述第二電極設(shè)置于所述長(zhǎng)波通道接觸層上。

在上述一方面提供的雙色紅外探測(cè)器的一個(gè)示例中，所述中波通道勢(shì)壘層的有效帶寬大于所述中波通道吸收層的有效帶寬，且所述中波通道勢(shì)壘層的導(dǎo)帶與所述中波通道吸收層的導(dǎo)帶平齊。

在上述一方面提供的雙色紅外探測(cè)器的一個(gè)示例中，所述長(zhǎng)波通道勢(shì)壘層的有效帶寬大于所述長(zhǎng)波通道吸收層的有效帶寬，且所述長(zhǎng)波通道勢(shì)壘層的導(dǎo)帶與所述長(zhǎng)波通道吸收層的導(dǎo)帶平齊。