CN100424895C - 微台面结构的铟镓砷线列探测器 - Google Patents

微台面结构的铟镓砷线列探测器 Download PDF

Info

Publication number
CN100424895C
CN100424895C CNB2006101187701A CN200610118770A CN100424895C CN 100424895 C CN100424895 C CN 100424895C CN B2006101187701 A CNB2006101187701 A CN B2006101187701A CN 200610118770 A CN200610118770 A CN 200610118770A CN 100424895 C CN100424895 C CN 100424895C
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
type inp
ingaas
in2s3
table top
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006101187701A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1960006A (zh
Inventor
吕衍秋
韩冰
唐恒敬
任仁
吴小利
乔辉
张可锋
李雪
龚海梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Technical Physics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority to CNB2006101187701A priority Critical patent/CN100424895C/zh
Publication of CN1960006A publication Critical patent/CN1960006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100424895C publication Critical patent/CN100424895C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明公开了一种微台面结构的铟镓砷线列探测器，结构为：在半绝缘InP衬底上有n型InP层，在n型InP层上置有通过刻蚀形成的由InGaAs吸收层和P型InP层构成的线列微台面，在微台面上的p型电极引出区生长有一层p-InGaAs电极过渡层；微台面的所有露裸区有一层通过硫化处理生成的In2S3层，在该In2S3层上有依次通过热蒸发生成的In2S3钝化层和SiNx钝化层。本发明的优点是由于硫化处理生成的In2S3层和其表面生成的In2S3钝化层正好晶格匹配，可以减小接触表面态，有效的增加探测器的量子效率和减小暗电流，SiNx钝化层起到钝化加固作用，提高器件的长时间稳定性和可靠性。在电极引出区P型InP层上增加一层p-InGaAs电极过渡层，使电子束蒸发生长的Ti/Pt/Au电极在不退火的情况下实现欧姆接触，小的接触电阻提高了探测器的性能。

Description

微台面结构的铟镓砷线列探测器
技术领域
本发明涉及铟镓砷线列探测器，具体是指微台面结构的双层钝化铟镓砷线列探测器。
背景技术
由于短波InGaAs探测器可以在室温工作，并且探测率高于HgCdTe探测器，因此，在军事领域和民用领域有着广泛的应用前景。
目前InGaAs探测器大多采用n-InP/i-InGaAs/p-InP外延微台面结构，在微台面的上表面和侧面生长抗反射的钝化膜，钝化膜多为聚酰亚胺、SiO2、SiNx等。由于SiNx、SiO2薄膜与InP和InGaAs晶格不匹配，在环境温度发生变化时，容易产生应力，不能保证器件的长时间的稳定性；聚酰亚胺有耐腐蚀、耐抗辐照、耐高温、黏附性好等优点，但钝化效果及抗反射效果差，这种器件可用于光纤通讯中，但相对于探测率和响应率要求较高的空间遥感探测器还相差甚远。另外，由于顶层p-InP欧姆接触较难实现，为了保证在p-InP层上引出欧姆接触电极，在电极引出过程中需要高温退火，一般退火温度在480℃到520℃之间。在退火时，InP表面会产生In凝聚和P空位，这样会增加光生载流子的表面复合，影响探测器的探测率，所以对器件性能有不利的影响。
发明内容
基于上述n-InP/i-InGaAs/p-InP外延微台面结构探测器存在的不足之处，本发明的目的是通过增加欧姆接触过渡层和改变钝化膜，提供一种高性能的适合于空间遥感探测用的探测器。
本发明的InGaAs外延线列微台面探测器，结构为半绝缘InP衬底，在半绝缘InP衬底上有n型InP层，在n型InP层上置有通过刻蚀形成的线列微台面，线列微台面由InGaAs吸收层和P型InP层构成，公共电极区在n型InP层上引出。其特征在于：在微台面的p型InP层的局部区域上生长有一层作为电极引出区的p-InGaAs电极过渡层；在微台面的侧面、微台面上除电极引出区外以及暴露在微台面外的不含公共电极区的n型InP层上有一层通过硫化处理生成的In2S3层，在该In2S3层上有依次通过热蒸发生成的In2S3钝化层和SiNx钝化层。
本发明的优点是：
1.由于硫化处理生成的In2S3层和其表面生成的In2S3钝化层正好晶格匹配，可以减小接触表面态，有效的增加探测器的量子效率和减小暗电流，SiNx钝化层起到钝化加固作用，提高器件的长时间稳定性和可靠性。In2S3和SiNx的双钝化层还可起到增透和抗辐照的作用。
2.在微台面上的电极引出区P型InP层上增加一层p-InGaAs电极过渡层，使电子束蒸发生长的Ti/Pt/Au电极在不退火的情况下实现欧姆接触，小的接触电阻提高了探测器的性能。
附图说明
图1为制备铟镓砷线列探测器的外延片剖面结构示意图；
图2为铟镓砷线列探测器的俯视图，其中：8-公共电极区，9-P型电极互连区，10-光敏区；
图3为铟镓砷线列探测器中的一个单元器件的剖面结构示意图。
具体实施方法
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明：
如图1所示，外延片包括：500μm厚的半绝缘InP衬底1，在半绝缘InP衬底上依次排列生长厚度为1μm，载流子浓度为2×1018cm-3的n型InP层2；厚度为2.5μm，掺Si浓度为2×1016cm-3的In0.53Ga0.47As吸收层3；厚度为0.5μm，载流子浓度为2×1018cm-3的P型InP层4；厚度为20nm，载流子浓度为2×1018cm-3的p-InGaAs层5。
器件制备过程如下：
1.依次用三氯甲烷、乙醚、丙酮、乙醇超声清洗外延片，每次大于2分钟，然后氮气吹干；
2.正胶(厚胶)光刻，光刻后65℃烘干20分钟；
3.线列微台面的制备：
Ar+刻蚀p-InGaAs层和P-InP层，离子能量为300eV，束流为80cm-3时，InGaAs刻蚀速率为
Figure C20061011877000051
p-InGaAs层和P-InP的刻蚀速率为
Figure C20061011877000052
根据p-InGaAs层和p-InP层的厚度计算刻蚀时间，为了确保刻蚀到InGaAs层，可以稍微增加刻蚀时间；湿法化学腐蚀InGaAs吸收层，使用50％酒石酸溶液∶H2O2＝5∶1(体积比)选择性腐蚀溶液，在35℃时，腐蚀速率为0.57μm/min，根据InGaAs层厚度确定腐蚀时间，然后去离子水冲洗，氮气吹干；丙酮去光刻胶，去离子水冲洗，氮气吹干，形成线列微台面；
4.正胶(厚胶)光刻，光刻后65℃烘干20分钟；
5.用50％酒石酸溶液∶H2O2＝5∶1(体积比)腐蚀溶液腐蚀去除p型电极引出区外的p-InGaAs层，腐蚀时间2秒钟，目的是避免p-InGaAs层对红外光的吸收而影响探测器的性能；
6.丙酮去光刻胶，去离子水冲洗，氮气吹干；
7.立刻在60℃(NH4)2S溶液中，硫化30分钟，去离子水清洗，氮气吹干，即，在微台面的侧面和表面、微台面和微台面之间硫化处理生成In2S3层；
8.用热蒸发法，在整个硫化处理生成的In2S3表面生长厚度为
Figure C20061011877000061
的In2S3钝化层6；
9.Ar+刻蚀In2S3层3分钟，使表面变粗糙，易于与下一步生长的SiNx层牢固结合，刻蚀离子能量为200eV，束流为20cm-3；
10.PECVD法生长厚的SiNx钝化层7，生长温度200℃；
11.正胶(厚胶)光刻，光刻后65℃烘干20分钟；
12.腐蚀电极区：50℃水浴，HF∶NH4F∶H2O＝3∶6∶9腐蚀SiNx层5秒钟，然后用HCl∶H2O＝1∶2室温腐蚀In2S3层5秒钟去离子水清洗，氮气吹干；
13.电子束蒸发Ti/Pt/Au(200/300/电极层，然后在其上用离子束溅射生长
Figure C20061011877000064
加厚电极层，生长前首先用Ar+辅源清洗3分钟。
14.浮胶：丙酮浮胶，乙醇清洗，氮气吹干，线列微台面器件制备完毕。

Claims (1)

1. 一种微台面结构的铟镓砷线列探测器，结构为半绝缘InP衬底(1)，在半绝缘InP衬底上有n型InP层(2)，在n型InP层(2)上置有通过刻蚀形成的线列微台面，线列微台面由InGaAs吸收层(3)和P型InP层(4)构成，公共电极区在n型InP层(2)上引出；其特征在于：
在微台面的p型InP层(4)的局部区域上生长有一层作为电极引出区的p-InGaAs电极过渡层(5)；
在微台面的侧面、微台面上除电极引出区外以及暴露在微台面外的不含公共电极区(8)的n型InP层(2)上有一层通过硫化处理生成的In2S3层，在该In2S3层上有依次通过热蒸发生成的In2S3钝化层(6)和SiNx钝化层(7)。
CNB2006101187701A 2006-11-24 2006-11-24 微台面结构的铟镓砷线列探测器 Expired - Fee Related CN100424895C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101187701A CN100424895C (zh) 2006-11-24 2006-11-24 微台面结构的铟镓砷线列探测器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101187701A CN100424895C (zh) 2006-11-24 2006-11-24 微台面结构的铟镓砷线列探测器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1960006A CN1960006A (zh) 2007-05-09
CN100424895C true CN100424895C (zh) 2008-10-08

Family

ID=38071573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101187701A Expired - Fee Related CN100424895C (zh) 2006-11-24 2006-11-24 微台面结构的铟镓砷线列探测器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100424895C (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100541829C (zh) * 2007-10-31 2009-09-16 中国科学院上海技术物理研究所 InGaAs低台面线列或面阵红外探测器芯片
CN100541830C (zh) * 2007-11-30 2009-09-16 中国科学院上海技术物理研究所 铟镓砷台面列阵探测器芯片的台面钝化膜及制备方法
CN100541831C (zh) * 2007-12-28 2009-09-16 中国科学院上海技术物理研究所 背照射铟镓砷微台面线列或面阵探测器芯片及制备工艺
CN101692456B (zh) * 2009-10-16 2012-11-14 中国科学院上海技术物理研究所 一种集成滤光微结构的InGaAs线列或面阵探测器
CN102774806A (zh) * 2012-06-25 2012-11-14 中国科学院上海技术物理研究所 一种锰钴镍氧线列探测器的微台面制作方法
CN103887371A (zh) * 2014-03-24 2014-06-25 北京工业大学 一种InP基面阵器件均匀刻蚀的工艺方法
CN104009104B (zh) * 2014-05-26 2016-08-24 武汉电信器件有限公司 一种台面铟镓砷探测器及其制作方法
CN113540263B (zh) * 2021-09-16 2021-12-21 福建慧芯激光科技有限公司 一种低表面漏电流的探测器及其制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901084A (en) * 1988-04-19 1990-02-13 Millitech Corporation Object detection and location system
US4965649A (en) * 1988-12-23 1990-10-23 Ford Aerospace Corporation Manufacture of monolithic infrared focal plane arrays
US5580795A (en) * 1993-08-10 1996-12-03 Loral Vought Systems Corporation Fabrication method for integrated structure such as photoconductive impedance-matched infrared detector with heterojunction blocking contacts
CN1426115A (zh) * 2002-11-18 2003-06-25 中国科学院上海技术物理研究所 无可见光干扰读出电路的氮化镓基探测器及制备方法
CN1851939A (zh) * 2006-04-14 2006-10-25 中国科学院上海技术物理研究所 铟镓砷焦平面探测器的列阵微台面的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4901084A (en) * 1988-04-19 1990-02-13 Millitech Corporation Object detection and location system
US4965649A (en) * 1988-12-23 1990-10-23 Ford Aerospace Corporation Manufacture of monolithic infrared focal plane arrays
US5580795A (en) * 1993-08-10 1996-12-03 Loral Vought Systems Corporation Fabrication method for integrated structure such as photoconductive impedance-matched infrared detector with heterojunction blocking contacts
CN1426115A (zh) * 2002-11-18 2003-06-25 中国科学院上海技术物理研究所 无可见光干扰读出电路的氮化镓基探测器及制备方法
CN1851939A (zh) * 2006-04-14 2006-10-25 中国科学院上海技术物理研究所 铟镓砷焦平面探测器的列阵微台面的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1960006A (zh) 2007-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100424895C (zh) 微台面结构的铟镓砷线列探测器
CN100392871C (zh) 铟镓砷焦平面探测器的列阵微台面的制备方法
CN102222726B (zh) 采用离子注入法制作交错背接触ibc晶体硅太阳能电池的工艺
CN101527308B (zh) 一种平面结构铟镓砷阵列红外探测器
CN100438083C (zh) δ掺杂4H-SiC PIN结构紫外光电探测器及其制备方法
CN102544195B (zh) 太阳能电池及其制作方法
CN105304748B (zh) 双工作模式的4H‑SiC紫外光电探测器及其制备方法
WO2022012180A1 (zh) 一种基于lpcvd的高效掺杂非晶硅技术的交叉指式背接触异质结太阳电池
CN100541831C (zh) 背照射铟镓砷微台面线列或面阵探测器芯片及制备工艺
CN104157721A (zh) 基于石墨烯/硅/石墨烯的雪崩光电探测器及其制备方法
CN108400197B (zh) 具有球冠结构的4H-SiC紫外光电探测器及制备方法
CN105118886A (zh) 一种高响应度雪崩光电二极管制备方法
CN104157720B (zh) 一种混合结构的石墨烯硅基雪崩光电探测器及制备方法
CN103000759A (zh) 砷化镓薄膜多结叠层太阳电池的制备方法
CN104300027A (zh) 基于石墨烯/二氧化硅/硅的雪崩光电探测器及制备方法
CN103165685A (zh) 光伏装置及其制造方法
Iftiquar et al. Fabrication of crystalline silicon solar cell with emitter diffusion, SiNx surface passivation and screen printing of electrode
CN103413863A (zh) 一种延伸波长的平面型铟镓砷红外探测器芯片制备方法
CN103594302B (zh) 一种GaAs纳米线阵列光电阴极及其制备方法
CN101614843B (zh) 倏逝波耦合型单一载流子行波光电探测器的制作方法
CN100541829C (zh) InGaAs低台面线列或面阵红外探测器芯片
CN106876595A (zh) 一种n型硅异质结太阳能电池及其制备方法
CN106252514A (zh) 一种以黑磷‑银‑石墨烯叠层为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及制备方法
US20140360584A1 (en) Manufacturing method of solar cell
CN106876513B (zh) 一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20081008

Termination date: 20111124