[發(fā)明專利]一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構及其制備方法

在審

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• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116314426A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 李雪;顧溢;劉博文;邵秀梅;馬英杰;李淘;龔海梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構，包括InP腐蝕截止層(1)，In_0.53Ga_0.47As吸收層(2)，In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)，位錯阻擋層(4)，高In組分InGaAs吸收層(5)，高In組分InAlAs接觸層(6)；其特征在于：

所述的光敏元結構由下至上依次為InP腐蝕截止層(1)、In_0.53Ga_0.47As吸收層(2)、In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)、位錯阻擋層(4)、高In組分InGaAs吸收層(5)和高In組分InAlAs接觸層(6)；

所述In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)的x自所述In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)的下端向上端由0.53線性遞變至a，0.53＜a≤1。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構，其特征在于：所述InP腐蝕截止層(1)厚度為10-100nm，摻雜類型為N型，摻雜濃度為5×10¹⁷-5×10¹⁸cm^-3。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構，其特征在于：所述In_0.53Ga_0.47As吸收層(2)厚度為500-800nm，摻雜類型為弱N型，摻雜濃度為1×10¹⁵-5×10¹⁶cm^-3。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構，其特征在于：所述In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)的厚度為800-1400nm，摻雜類型為弱N型，摻雜濃度為1×10¹⁵-5×10¹⁶cm^-3。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構，其特征在于：所述位錯阻擋層(4)為與所述的In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)的上端晶格匹配的InAlAs或InAsP，厚度為50-150nm，摻雜類型為弱N型，摻雜濃度為1×10¹⁵-5×10¹⁶cm^-3。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構，其特征在于：所述高In組分InGaAs吸收層(5)與所述的位錯阻擋層(4)晶格匹配，厚度為500-800nm，摻雜類型為弱N型，摻雜濃度為1×10¹⁵-5×10¹⁶cm^-3。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構，其特征在于：所述高In組分InAlAs接觸層(6)的厚度為500-1000nm。摻雜類型為P型，摻雜濃度為3×10¹⁸-5×10¹⁸cm^-3；或摻雜類型為弱N型，摻雜濃度為1×10¹⁵-5×10¹⁶cm^-3。

8.一種寬光譜InGaAs探測器的光敏元結構的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將InP襯底放入反應腔室，對InP襯底進行加熱預處理；

2)通過外延生長技術，在InP襯底上生長In_0.53Ga_0.47As腐蝕犧牲層；

3)在In_0.53Ga_0.47As腐蝕犧牲層上外延生長所述InP腐蝕截止層(1)；

4)在所述InP腐蝕截止層(1)上外延生長所述In_0.53Ga_0.47As吸收層(2)；

5)在所述In_0.53Ga_0.47As吸收層(2)上外延生長所述In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)；

6)在所述In_xGa_1-xAs組分遞變吸收層(3)上外延生長所述位錯阻擋層(4)；

7)在所述位錯阻擋層(4)上外延生長所述高In組分InGaAs吸收層(5)；

8)在所述高In組分InGaAs吸收層(5)上外延生長所述高In組分InAlAs接觸層(6)；

9)通過機械研磨將InP襯底減薄至10μm以下，采用鹽酸和磷酸混合溶液腐蝕去除剩余InP襯底，并對In_0.53Ga_0.47As腐蝕犧牲層選擇性截止；

10)采用磷酸和雙氧水混合溶液腐蝕去除In_0.53Ga_0.47As腐蝕犧牲層，并在InP腐蝕截止層(1)選擇性截止。