[發(fā)明專利]具有光柵結(jié)構(gòu)的紅外半導體芯片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110435424.0
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113380908B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖和平
• 申請（專利權(quán)）人: 華燦光電（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/105;H01L31/18
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11138
• 代理人: 呂耀萍

1.一種具有光柵結(jié)構(gòu)的紅外半導體芯片，其特征在于，所述紅外半導體芯片包括外延片、p電極與n電極，

所述外延片包括襯底及依次層疊在所述襯底上的n型布拉格反射層、本征材料吸收復合層、p型共振復合層，所述外延片還包括p-GaAs歐姆接觸層與金屬光柵結(jié)構(gòu)，所述p-GaAs歐姆接觸層與所述金屬光柵結(jié)構(gòu)均層疊在所述p型共振復合層的表面，所述p-GaAs歐姆接觸層在所述襯底上的正投影的面積與所述金屬光柵結(jié)構(gòu)在所述襯底上的正投影的外輪廓圍合的面積之和，與所述p型共振復合層在所述襯底上的正投影的面積相等，

所述金屬光柵結(jié)構(gòu)上具有連通至所述p型共振復合層表面的、陣列的多個光柵孔，

所述p電極覆蓋所述p-GaAs歐姆接觸層遠離所述襯底的表面，所述n電極覆蓋所述襯底遠離所述p-GaAs歐姆接觸層的一面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外半導體芯片，其特征在于，所述光柵孔的直徑為3～10μm，相鄰的兩個所述光柵孔之間的最小距離為5～40μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外半導體芯片，其特征在于，所述金屬光柵結(jié)構(gòu)的厚度為10～100nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的紅外半導體芯片，其特征在于，所述金屬光柵結(jié)構(gòu)的材料為Ge、Ni與Cr中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的紅外半導體芯片，其特征在于，所述p型共振復合層包括依次層疊在所述本征材料吸收復合層上的p-GaAs層與p-AlGaAs層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的紅外半導體芯片，所述本征材料吸收復合層包括多個交替層疊的本征GaAs子層與本征GaInAs子層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的紅外半導體芯片，其特征在于，所述n型布拉格反射層包括交替層疊的n型GaAs子層與n型AlAs子層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紅外半導體芯片，其特征在于，在所述n型布拉格反射層的生長方向上，所述n型GaAs子層中n型雜質(zhì)的摻雜濃度與所述n型AlAs子層中n型雜質(zhì)的摻雜濃度，由2E17-5E17cm^-3逐步提升至5E18cm^-3。

9.一種具有光柵結(jié)構(gòu)的紅外半導體芯片的制備方法，其特征在于，所述紅外半導體外延片制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長n型布拉格反射層、本征材料吸收復合層與p型共振復合層；

在所述p型共振復合層上形成p-GaAs歐姆接觸層與金屬光柵結(jié)構(gòu)，所述p-GaAs歐姆接觸層在所述襯底上的正投影的面積與所述金屬光柵結(jié)構(gòu)在所述襯底上的正投影的外輪廓圍合的面積之和，與所述p型共振復合層在所述襯底上的正投影的面積相等；

在所述金屬光柵結(jié)構(gòu)上形成連通至所述p型共振復合層表面的、陣列的多個光柵孔；

在所述p-GaAs歐姆接觸層遠離所述襯底的表面形成p電極，在所述襯底遠離所述p型共振復合層上的一側(cè)的表面上蒸鍍n電極。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述金屬光柵結(jié)構(gòu)的沉積溫度為100～110度，所述金屬光柵結(jié)構(gòu)的沉積壓力為1E-4pa。