CN115274886A - 光电探测器的制备方法及光电探测器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光电探测器的制备方法及光电探测器，该方法包括：提供磷化铟衬底；在磷化铟衬底上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层、N型磷化铟下欧姆接触层、铟镓砷磷过渡层、本征砷化铟镓吸收层和磷化铟窗口层；在磷化铟窗口层远离磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层，其中，P型砷化铟镓上欧姆接触层包括依次层叠设置的高速生长层、低速生长层和中速生长层，高速生长层的生长速率大于中速生长层的生长速率，中速生长层的生长速率大于低速生长层的生长速率。通过高速生长的方式降低InP和P‑InGaAs的反应时间，有效限制了在InP、P‑InGaAs之间形成InGaAsP材料。
Description
技术领域
本申请涉及光电探测器技术领域，特别是涉及一种光电探测器的制备方法及光电探测器。
背景技术
砷化铟镓(InGaAs)阵列探测器的窗口层和欧姆接触层的材料通常采用磷化铟(InP)和InGaAs。在外延生长InGaAs阵列探测器时，容易在InP窗口层和InGaAs欧姆接触层交界处因As/P置换生成InGaAsP，造成界面缺陷。在探测器芯片工艺中，需要将表面欧姆接触层进行图形化处理，减小器件的侧向漏电，而InP窗口层和InGaAs欧姆接触层交界处的界面缺陷，会导致在界面上生成新的侧向漏电通道。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中的InP窗口层和InGaAs欧姆接触层的交界处的侧向漏电通道问题提供一种光电探测器的制备方法及光电探测器。
为了实现上述目的，一方面，本申请提供了一种光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
提供磷化铟衬底；
在所述磷化铟衬底上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层、N型磷化铟下欧姆接触层、铟镓砷磷过渡层、本征砷化铟镓吸收层和磷化铟窗口层；
在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层，其中，所述P型砷化铟镓上欧姆接触层包括依次层叠设置的高速生长层、低速生长层和中速生长层，所述高速生长层的生长速率大于所述中速生长层的生长速率，所述中速生长层的生长速率大于所述低速生长层的生长速率。
上述光电探测器的制备方法，通过将P型砷化铟镓上欧姆接触层在磷化铟窗口层远离磷化铟衬底的表面的生长过程分为三个阶段，即依次生长高速生长层、低速生长层和中速生长层的阶段，并使高速生长层的生长速率大于中速生长层的生长速率，中速生长层的生长速率大于低速生长层的生长速率，从而在生长高速生长层的过程中，通过高速生长的方式降低InP和P-InGaAs的反应时间，有效限制了在InP、P-InGaAs之间形成铟镓砷磷(InGaAsP)材料，且有效地把P型掺杂扩散到InP里，提高了扩散长度，增加InP的P型掺杂深度。另外，生长低速生长层的过程等同于持续给高速生长层进行退火处理，使得高速生长层晶体质量得到改善，从而得到高晶体质量的高速生长层，而低速生长层的生长速率较低，也保证了低速生长层的晶体质量；在低速生长层生长完成后，直接过渡到中速生长层，适当提高P型砷化铟镓的生长速率，加快了P型砷化铟镓上欧姆接触层的生长进度，从而使得上欧姆接触层的成型速度较快，且晶体质量较高。
在其中一个实施例中，所述在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层，包括：
在外延生长设备的反应室中以第一预设流量间断通入反应源气体和P型掺杂源，生长所述高速生长层直至所述高速生长层的厚度达到第一预设厚度；
在所述高速生长层生长完成后的停止生长时间达到预设时间时，以第二预设流量持续通入所述反应源气体和P型掺杂源，生长所述低速生长层直至所述低速生长层的厚度达到第二预设厚度，其中，所述第二预设流量小于所述第一预设流量；
以第三预设流量持续通入所述反应源气体和P型掺杂源，生长所述中速生长层，其中，所述第三预设流量小于所述第一预设流量，大于所述第二预设流量。
在其中一个实施例中，所述在外延生长设备的反应室中以第一预设流量间断通入反应源气体和P型掺杂源，生长所述高速生长层直至所述高速生长层的厚度达到第一预设厚度，包括：
在外延生长设备的反应室中，每以第一预设流量通入反应源气体和P型掺杂源5-15秒，停止通入反应源气体和P型掺杂源10-180s，以生长所述高速生长层；
重复上述高速生长层的生长过程直至所述高速生长层的厚度达到第一预设厚度。
在其中一个实施例中，所述高速生长层的生长温度低于所述中速生长层的生长温度，所述中速生长层的生长温度低于所述低速生长层的生长温度；所述高速生长层的生长压力高于所述中速生长层的生长压力，所述中速生长层的生长压力高于所述低速生长层的生长压力。
在其中一个实施例中，生长所述高速生长层的过程中，通入所述外延生长设备的反应室的载气包括第一类型气体和第二类型气体，其中，所述第一类型气体的流量大于所述第二类型气体的流量，所述第一类型气体为氢气，所述第二类型气体包括氮气和氩气中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一预设厚度和所述第二预设厚度均小于等于3纳米。
在其中一个实施例中，所述在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层之前，还包括以下步骤：
在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面生长绝缘层；
去除中部的绝缘层以露出中部的窗口层，以在所述磷化铟窗口层表面形成相对的第一子绝缘层和第二子绝缘层；
所述在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层，包括：
在所述磷化铟窗口层露出的表面渐变生长所述P型砷化铟镓上欧姆接触层，其中，所述P型砷化铟镓上欧姆接触层位于所述第一子绝缘层和所述第二子绝缘层之间，并分别与所述第一子绝缘层、所述第二子绝缘层接触。
在其中一个实施例中，所述第一子绝缘层和所述第二子绝缘层的厚度大于所述P型砷化铟镓上欧姆接触层的厚度。
在其中一个实施例中，所述在所述衬底上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层、N型磷化铟下欧姆接触层、铟镓砷磷过渡层、本征砷化铟镓吸收层和磷化铟窗口层，包括：
将InP衬底置入外延生长设备的反应室中；
向所述外延生长设备的反应室通入包括三甲基铟、三甲基镓、三甲基铝、二乙基锌、硅烷、砷烷和磷烷的反应源气体，在所述衬底上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层、N型磷化铟下欧姆接触层、铟镓砷磷过渡层、本征砷化铟镓吸收层和磷化铟窗口层。
本申请还提供了一种光电探测器，采用如上所述的光电探测器的制备方法制备得到。
采用如上任一实施例所述的光电探测器的制备方法制备得到的光电探测器相对现有技术，减少了窗口层和InGaAs欧姆接触层的交界界面上生成的InGaAsP，从而减少了侧向漏电通道，进而减少了光电探测器的暗电流，保障器件的高灵敏度和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中提供的光电探测器的制备方法的流程图；
图2为一实施例中提供的光电探测器的制备方法中步骤S103所得结构的截面结构示意图；
图3为一实施例中提供的步骤S103的流程图；
图4为另一实施例中提供的光电探测器的制备方法中在磷化铟窗口层远离磷化铟衬底的表面生长绝缘层步骤所得结构的截面结构示意图；
图5为另一实施例中提供的光电探测器的制备方法中去除中部的绝缘层以露出中部的窗口层步骤所得结构的截面结构示意图；
图6为另一实施例中提供的光电探测器的制备方法中在磷化铟窗口层露出的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层步骤所得结构的截面结构示意图。
附图标记说明：
11-衬底，12-缓冲层，13-下欧姆接触层，14-过渡层，15-吸收层，16-窗口层，17-上欧姆接触层，171-高速生长层，172-低速生长层，173-中速生长层，18-绝缘层，181-第一子绝缘层，182-第二子绝缘层。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺杂类型可以为P型。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形状，且并不限定本发明的范围。
正如背景技术所述，InGaAs阵列探测器的窗口层和欧姆接触层的材料通常采用InP和InGaAs。在外延生长InGaAs阵列探测器时，容易在InP窗口层和InGaAs欧姆接触层交界处因As/P置换产生界面缺陷。在探测器芯片工艺中，需要将表面欧姆接触层进行选区刻蚀，做成一定的图形，减小器件的侧向漏电，而InP窗口层和InGaAs欧姆接触层交界处的界面缺陷，会转变成InGaAsP/绝缘层界面缺陷，导致在界面上生成新的侧向漏电通道。
为解决上述问题，请参阅图1，本发明提供了一种光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
S101：提供磷化铟衬底11；
S102：在磷化铟衬底11上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层12、N型磷化铟下欧姆接触层13、铟镓砷磷过渡层14、本征砷化铟镓吸收层15和磷化铟窗口层16；
S103：在磷化铟窗口层16远离磷化铟衬底11的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层17，其中，P型砷化铟镓上欧姆接触层17包括依次层叠设置的高速生长层171、低速生长层172和中速生长层173，高速生长层171的生长速率大于中速生长层173的生长速率，中速生长层173的生长速率大于低速生长层172的生长速率。
其中，经过S101-S103的步骤后，得到的光电探测器结构如图2所示。
本实施例中，通过将P型砷化铟镓上欧姆接触层17在磷化铟窗口层16远离磷化铟衬底11的表面的生长过程分为三个阶段，即依次生长高速生长层171、低速生长层172和中速生长层173的阶段，并使高速生长层171的生长速率大于中速生长层173的生长速率，中速生长层173的生长速率大于低速生长层172的生长速率，从而在生长高速生长层171的过程中，通过高速生长的方式降低InP和P-InGaAs的反应时间，有效限制了在InP、P-InGaAs之间形成铟镓砷磷(InGaAsP)材料，且有效地把P型掺杂扩散到InP里，提高了扩散长度，增加InP的P型掺杂深度。另外，生长低速生长层172的过程等同于持续给高速生长层171进行退火处理，使得高速生长层171晶体质量得到改善，从而得到高晶体质量的高速生长层171，而低速生长层172的生长速率较低，也保证了低速生长层172的晶体质量；在低速生长层172生长完成后，直接过渡到中速生长层173，适当提高P型砷化铟镓的生长速率，加快了P型砷化铟镓上欧姆接触层17的生长进度，从而使得上欧姆接触层17的成型速度较快，且晶体质量较高。
在一个实施例中，如图3所示，在磷化铟窗口层16远离磷化铟衬底11的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层17，包括：
S301：在外延生长设备的反应室中以第一预设流量间断通入反应源气体和P型掺杂源，生长高速生长层171直至高速生长层171的厚度达到第一预设厚度；
S302：在高速生长层171生长完成后的停止生长时间达到预设时间时，以第二预设流量持续通入反应源气体和P型掺杂源，生长低速生长层172直至低速生长层172的厚度达到第二预设厚度，其中，第二预设流量小于第一预设流量；
S303：以第三预设流量持续通入反应源气体和P型掺杂源，生长中速生长层173，其中，第三预设流量小于第一预设流量，大于第二预设流量。
其中，反应源气体可以包括三甲基铟、二乙基锌、砷烷和磷烷。
具体的，在S301步骤中，通过间断方式通入反应源气体和P型掺杂源，从而在通入大量反应源气体和P型掺杂源后，预留出一定时间供反应源气体反应在磷化铟窗口层16上淀积砷化铟镓，并通过P型掺杂源实现砷化铟镓的掺杂，实现高速生长层171的生长，保证高速生长层171的生长速率的同时，尽量提高高速生长层171的晶体质量。在S302步骤中，在高速生长层171的厚度达到第一预设厚度时，停止通入反应源气体和P型掺杂源，并在停止时间达到预设时间时，以第二预设流量持续通入反应源气体和P型掺杂源，生长低速生长层172，由于第二预设流量远小于第一预设流量，因此，低速生长层172的生长速率远小于高速生长层171的生长速率，在此情况下，反应源气体能够充分反应在高速生长层171上生长砷化铟镓，而P型掺杂源也能持续对砷化铟镓进行掺杂，在不间断通入反应源气体和P型掺杂源的情况下实现低速生长层172的持续生长。可以理解，由于低速生长层172的生长速率较低，在低速生长层172生长完成后，可以直接进入中速生长层173的生长阶段，即直接将反应源气体和P型掺杂源的通入流量改为第三预设流量，生长中速生长层173，加快上欧姆接触层17的成型速度。
在一个实施例中，在外延生长设备的反应室中以第一预设流量间断通入反应源气体和P型掺杂源，生长高速生长层171直至高速生长层171的厚度达到第一预设厚度，包括：在外延生长设备的反应室中，每以第一预设流量通入反应源气体和P型掺杂源5-15s(秒)，停止通入反应源气体和P型掺杂源10-20s，以生长高速生长层171；重复上述高速生长层171的生长过程直至高速生长层171的厚度达到第一预设厚度。
示例性地，在外延生长设备的反应室中，每以第一预设流量通入反应源气体和P型掺杂源10s，暂停15s，再通入10s，暂停15s，如此循环5次完成高速生长层171的生长。
在一个实施例中，高速生长层171的生长温度低于中速生长层173的生长温度，中速生长层173的生长温度低于低速生长层172的生长温度；高速生长层171的生长压力高于中速生长层173的生长压力，中速生长层173的生长压力高于低速生长层172的生长压力。
可以理解，高速生长层171、低速生长层172和中速生长层173的生长速率不仅仅与反应源和掺杂源的通入量有光，还与反应室内的生长压力和生长温度有关。通过使高速生长层171的生长温度低于中速生长层173的生长温度，中速生长层173的生长温度低于低速生长层172的生长温度；并使高速生长层171的生长压力高于中速生长层173的生长压力，中速生长层173的生长压力高于低速生长层172的生长压力。从而使高速生长层171的生长速率大于中速生长层173的生长速率，中速生长层173的生长速率大于低速生长层172的生长速率。
在一个实施例中，生长高速生长层171的过程中，通入外延生长设备的反应室的载气包括第一类型气体和第二类型气体，其中，第一类型气体的流量大于第二类型气体的流量，第一类型气体为氢气(H2)，第二类型气体包括氮气(N2)和氩气(Ar)中的至少一种。
示例性地，当生长窗口层16的载气为20000Sccm(标准毫升/分钟)的H2时，生长高速生长层171时，载气变为16000Sccm的H2和4000Sccm的N2的混合。
本实施例中，在生长高速生长层171时，同时需要生长钝化层，通过使高速生长层171的过程中，通入外延生长设备的反应室的载气包括第一类型气体和第二类型气体，从而有利于钝化层的生长。
在一个实施例中，第一预设厚度和第二预设厚度均小于等于3纳米。
可以理解，生长高速生长层171是为了降低InP和P-InGaAs的反应时间，有效限制了在InP、P-InGaAs之间形成铟镓砷磷(InGaAsP)材料，但由于高速生长层171的生长速率较快，因此，高速生长层171的晶体质量相对较差，不适宜生长过厚。而生长低速生长层172的过程等同于持续给高速生长层171进行退火处理，使得高速生长层171晶体质量得到改善，但低速生长层172生长速率较慢，若低速生长层172的生长厚度过厚则不利于上欧姆接触层17的快速成型，因此低速生长层172也不适宜生长过厚。因此，本实施例中，第一预设厚度和第二预设厚度均小于等于3纳米，以便有效限制在InP、P-InGaAs之间形成铟镓砷磷(InGaAsP)材料的同时，保证上欧姆接触层17的平均生长速率和晶体质量。
在一个实施例中，如图4至图6所示，在磷化铟窗口层16远离磷化铟衬底11的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层17之前，还可以包括以下步骤：在窗口层16远离磷化铟衬底11的表面生长绝缘层18，如图4所示；去除中部的绝缘层18以露出中部的窗口层16，以在窗口层16表面形成相对的第一子绝缘层181和第二子绝缘层182，如图5所示。在磷化铟窗口层16远离磷化铟衬底11的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层17，包括：在窗口层16露出的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层17，其中，P型砷化铟镓上欧姆接触层17位于第一子绝缘层181和第二子绝缘层182之间，并分别与第一子绝缘层181、第二子绝缘层182接触，如图6所示。
其中，可以采用刻蚀的方式去除中部的绝缘层18以露出中部的窗口层16。
本实施例中，通过直接在窗口层16上蒸镀绝缘层18，以选区二次外延的方式生长欧姆接触层，从而无需刻蚀上欧姆接触层17，绝缘层18下的窗口层16不会因生长上欧姆接触层17而产生新的界面漏电通道，减小了侧向漏电，降低了工艺的复杂度，有利于提高器件性能和稳定性。
在一个实施例中，第一子绝缘层181和第二子绝缘层182的厚度大于上欧姆接触层17的厚度。从而通过绝缘层18覆盖上欧姆接触层17的侧壁。
在一个示例中，在衬底11上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层12、N型磷化铟下欧姆接触层13、铟镓砷磷过渡层14、本征砷化铟镓吸收层15和磷化铟窗口层16，可以包括以下步骤：将InP衬底11置入外延生长设备的反应室中；向外延生长设备的反应室通入包括三甲基铟、三甲基镓、三甲基铝、二乙基锌、硅烷、砷烷和磷烷的反应源气体，在衬底11上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层12、N型磷化铟下欧姆接触层13、铟镓砷磷过渡层14、本征砷化铟镓吸收层15和磷化铟窗口层16。
在一个示例中，光电探测器的制备方法的完整步骤如下：在MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)系统的反应室设置压力为50mbar(毫巴)，生长温度为700℃(摄氏度)，以H2为载气，以三甲基铟、三甲基镓、三甲基铝、二乙基锌、硅烷、砷烷和磷烷为反应源气体，进行外延，在InP衬底11上依次生长出N-InP缓冲层12、N-InP下欧姆接触层13、波长为1300nm(纳米)的InGaAsP过渡层14、非掺杂的本征InGaAs吸收层15和InP窗口层16。在InP窗口层16上继续外延生长P-InGaAs上欧姆接触层17，并进行Zn(锌)扩散，对InP进行P型掺杂。其中在InP上生长InGaAs时：在InP生长完成后，以原来的主要载气H2，又通入少量N2与Ar混合气；同时反应室温度下降90℃到610℃；反应室压力升高70mbar到120mbar；反应源气体和掺杂源间断性通入，每通入反应源气体和掺杂源10s，停顿15s，重复此过程，直至P-InGaAs材料的高速生长层171生长厚度到3nm，停止生长高速P-InGaAs层。持续通入主要载气H2，关闭N2与Ar混合气；同时反应室温升温至700℃；反应室压力降低至50mbar；高速生长层171停止生长时间为5s。降低In、Ga、As和掺杂源的通入量，进行低速生长P-InGaAs材料的低速生长层172。生长厚度2nm的低速生长层172。持续通入主要载气H2；同时反应室温降至高于高速生长层171的生长温度且低于低速生长层172的生长温度650℃；反应室压力升高至高于低速生长层172的生长压力且高于低速生长层172的生长压力100mbar；升高In、Ga、As和掺杂源的通入量，但通入量仍然低于高速生长层171，生长中速生长层173。
在另一个示例中，光电探测器的制备方法的完整步骤如下：在MOCVD系统的反应室设置压力为50mbar，生长温度为700℃，以H2为载气，以三甲基铟、三甲基镓、三甲基铝、二乙基锌、硅烷、砷烷和磷烷为反应源气体，进行一次外延，在InP衬底11上依次生长出N-InP缓冲层12、N-InP下欧姆接触层13、波长为1400nm的InGaAsP过渡层14、非掺杂的本征InGaAs吸收层15和InP窗口层16。在InP窗口层16上设置绝缘层18，绝缘层18材料为SiNx，去除中部的绝缘层18，露出中部窗口层16；在露出的InP窗口层16上采用选区二次外延生长P-InGaAs上欧姆接触层17，并进行Zn扩散，对InP进行P型掺杂。其中在InP上生长InGaAs时：在InP生长完成后，以原来的主要载气H2，又通入少量N2；同时反应室温度下降70℃至630℃；反应室压力升高50mbar到100mbar；反应源气体和掺杂源间断性通入，每通入反应源气体和掺杂源10s，停顿15s，重复此过程直至高速生长层171的生长厚度达到2nm，停止生长高速生长层171。持续通入主要载气H2，关闭N2通入；同时反应室温升温到700℃；反应室压力降低至50mbar；高速生长层171停止生长时间10s。大量降低In、Ga、As和掺杂源的通入量，进行低速生长P-InGaAs材料的低速生长层172。生长厚度2nm的低速生长层172。持续通入主要载气H2；同时反应室温降至高于高速生长层171的生长温度且低于低速生长层172的生长温度650℃；反应室压力升高至高于低速生长层172的生长压力且高于低速生长层172的生长压力80mbar；升高In、Ga、As和掺杂源的通入量，但通入量仍然低于高速生长层171，进行中速生长P-InGaAs材料的欧姆接触层。
应该理解的是，虽然图1和图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和图3中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，本申请还提供了一种光电探测器，采用如上所述的光电探测器的制备方法制备得到。
可以理解，采用如上任一实施例所述的光电探测器的制备方法制备得到的光电探测器相对现有技术，减少了窗口层和InGaAs欧姆接触层的交界界面上生成的InGaAsP，从而减少了侧向漏电通道，进而减少了光电探测器的暗电流，保障器件的高灵敏度和可靠性。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供磷化铟衬底；
在所述磷化铟衬底上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层、N型磷化铟下欧姆接触层、铟镓砷磷过渡层、本征砷化铟镓吸收层和磷化铟窗口层；
在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层，其中，所述P型砷化铟镓上欧姆接触层包括依次层叠设置的高速生长层、低速生长层和中速生长层，所述高速生长层的生长速率大于所述中速生长层的生长速率，所述中速生长层的生长速率大于所述低速生长层的生长速率。
2.根据权利要求1所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层，包括：
在外延生长设备的反应室中以第一预设流量间断通入反应源气体和P型掺杂源，生长所述高速生长层直至所述高速生长层的厚度达到第一预设厚度；
在所述高速生长层生长完成后的停止生长时间达到预设时间时，以第二预设流量持续通入所述反应源气体和P型掺杂源，生长所述低速生长层直至所述低速生长层的厚度达到第二预设厚度，其中，所述第二预设流量小于所述第一预设流量；
以第三预设流量持续通入所述反应源气体和P型掺杂源，生长所述中速生长层，其中，所述第三预设流量小于所述第一预设流量，大于所述第二预设流量。
3.根据权利要求2所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述在外延生长设备的反应室中以第一预设流量间断通入反应源气体和P型掺杂源，生长所述高速生长层直至所述高速生长层的厚度达到第一预设厚度，包括：
在外延生长设备的反应室中，每以第一预设流量通入反应源气体和P型掺杂源5-15秒，停止通入反应源气体和P型掺杂源10-180s，以生长所述高速生长层；
重复上述高速生长层的生长过程直至所述高速生长层的厚度达到第一预设厚度。
4.根据权利要求2所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述高速生长层的生长温度低于所述中速生长层的生长温度，所述中速生长层的生长温度低于所述低速生长层的生长温度；所述高速生长层的生长压力高于所述中速生长层的生长压力，所述中速生长层的生长压力高于所述低速生长层的生长压力。
5.根据权利要求2所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，生长所述高速生长层的过程中，通入所述外延生长设备的反应室的载气包括第一类型气体和第二类型气体，其中，所述第一类型气体的流量大于所述第二类型气体的流量，所述第一类型气体为氢气，所述第二类型气体包括氮气和氩气中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述第一预设厚度和所述第二预设厚度均小于等于3纳米。
7.根据权利要求1至6任一项所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层之前，还包括以下步骤：
在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面生长绝缘层；
去除中部的绝缘层以露出中部的窗口层，以在所述磷化铟窗口层表面形成相对的第一子绝缘层和第二子绝缘层；
所述在所述磷化铟窗口层远离所述磷化铟衬底的表面渐变生长P型砷化铟镓上欧姆接触层，包括：
在所述磷化铟窗口层露出的表面渐变生长所述P型砷化铟镓上欧姆接触层，其中，所述P型砷化铟镓上欧姆接触层位于所述第一子绝缘层和所述第二子绝缘层之间，并分别与所述第一子绝缘层、所述第二子绝缘层接触。
8.根据权利要求7所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述第一子绝缘层和所述第二子绝缘层的厚度大于所述P型砷化铟镓上欧姆接触层的厚度。
9.根据权利要求1所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层、N型磷化铟下欧姆接触层、铟镓砷磷过渡层、本征砷化铟镓吸收层和磷化铟窗口层，包括：
将InP衬底置入外延生长设备的反应室中；
向所述外延生长设备的反应室通入包括三甲基铟、三甲基镓、三甲基铝、二乙基锌、硅烷、砷烷和磷烷的反应源气体，在所述衬底上表面依次生长出层叠的N型磷化铟缓冲层、N型磷化铟下欧姆接触层、铟镓砷磷过渡层、本征砷化铟镓吸收层和磷化铟窗口层。
10.一种光电探测器，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的光电探测器的制备方法制备得到。
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| GR01 | Patent grant |