CN116914001B - 红外探测器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种红外探测器，其包括P型势垒层（12）、P型吸收层（13）以及P型过渡层（14），其中，所述P型势垒层（12）为P型InGaAsP材料，所述P型吸收层（13）为P型InGaAs/GaAsSb超晶格，所述P型过渡层（14）为P型InGaAsP材料。还提供了一种该红外探测器的制作方法。该红外探测器采用了P型InGaAs/GaAsSb超晶格吸收层结合P型InGaAsP形成的三明治结构，如此可以很好的提高红外探测器的量子效率，抑制红外探测器的暗电流以及帮助少子输运，从而使红外探测器的性能更好。

Description

红外探测器及其制作方法
技术领域
本发明属于光电以及半导体技术领域，具体地讲，涉及一种红外探测器及其制作方法。
背景技术
短波红外1~3μm覆盖了C-O、C-H、C=O、O-H和N-H 等化合键的吸收峰位，在天气预报、机器视觉、环境监控、资源调查等方面有着重要的应用。基于III-V半导体的InGaAs探测器因其成熟的材料生长和器件制备工艺以及室温工作的特点，在短波红外波段有着广泛的应用。通常InGaAs材料都生长在InP衬底上，此时为了与InP衬底晶格匹配，InGaAs的In组分必须保持在0.53，这使得常规InGaAs探测器的截止波长被限制在1.7μm左右。
为了获得更长的截止波长和更广泛的应用，现有技术的一种方法是增加InGaAs材料中In的组分，如此可减小带宽，增加截止波长。但当In组分大于0.53，InGaAs就不再与InP衬底晶格匹配，这会导致材料中产生大量缺陷和残余应力，极大的影响了探测器的性能和可制造性。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于InGaAs/GaAsSb超晶格能够获得更长的截止波长、同时能够提升高量子效率、抑制暗电流的红外探测器及其制作方法。
根据本发明的实施例的一方面提供的一种红外探测器包括P型势垒层、P型吸收层以及P型过渡层，其中，所述P型势垒层为P型InGaAsP材料，所述P型吸收层为P型InGaAs/GaAsSb超晶格，所述P型过渡层为P型InGaAsP材料。
在上述一方面提供的红外探测器的一个示例中，所述P型势垒层、所述P型吸收层以及所述P型过渡层的导带平齐。
在上述一方面提供的红外探测器的一个示例中，所述红外探测器还包括N型衬底，N型接触层，P型接触层、第一电极以及第二电极；其中，所述N型接触层、所述P型势垒层、所述P型吸收层、所述P型过渡层、所述P型接触层沿远离所述N型衬底的方向依序层叠设置在所述N型衬底上，所述第一电极与所述N型接触层接触，并且所述第二电极设置在所述P型接触层上。
在上述一方面提供的红外探测器的一个示例中，所述P型势垒层、所述P型吸收层、所述P型过渡层以及所述P型接触层的局部被刻蚀去除，以形成露出所述N型接触层的台面结构，所述第一电极设置在露出的所述N型接触层上。
在上述一方面提供的红外探测器的一个示例中，所述N型衬底为N型InP衬底，所述N型接触层为N型InP材料，所述P型接触层为P型InP材料。
根据本发明的实施例的另一方面提供的一种红外探测器的制作方法包括：利用P型InGaAsP材料形成所述红外探测器的P型势垒层，利用P型InGaAs/GaAsSb超晶格形成所述红外探测器的P型吸收层，并且利用P型InGaAsP材料形成所述红外探测器的P型过渡层。
在上述另一方面提供的红外探测器的一个示例中，所述P型势垒层、所述P型吸收层以及所述P型过渡层的导带平齐。
在上述另一方面提供的红外探测器的一个示例中，在利用P型InGaAsP材料形成所述红外探测器的P型势垒层之前，所述制作方法还包括：在N型衬底上形成N型接触层；所述利用P型InGaAsP材料形成所述红外探测器的P型势垒层具体包括：利用P型InGaAsP材料在所述N型接触层上形成所述P型势垒层；所述利用P型InGaAs/GaAsSb超晶格形成所述红外探测器的P型吸收层具体包括：利用P型InGaAs/GaAsSb超晶格在所述P型势垒层上形成所述P型吸收层；所述利用P型InGaAsP材料形成所述红外探测器的P型过渡层具体包括：利用P型InGaAsP材料在所述P型吸收层上形成所述P型过渡层；在利用P型InGaAsP材料形成所述红外探测器的P型过渡层之后，所述制作方法还包括：在所述P型过渡层上形成P型接触层；形成接触所述N型接触层的第一电极，且形成接触所述P型接触层的第二电极。
在上述另一方面提供的红外探测器的一个示例中，所述形成接触所述N型接触层的第一电极，且形成接触所述P型接触层的第二电极具体包括：对所述P型势垒层、所述P型吸收层、所述P型过渡层、以及所述P型接触层的局部进行刻蚀，以形成露出所述N型接触层的台面结构；在露出的所述N型接触层上形成所述第一电极，且在所述P型接触层上形成所述第二电极。
在上述另一方面提供的红外探测器的一个示例中，所述N型衬底为N型InP衬底，所述N型接触层为N型InP材料，所述P型接触层为P型InP材料。
有益效果：根据本发明的实施例的红外探测器采用了P型InGaAs/GaAsSb超晶格吸收层，InGaAs和GaAsSb构成所谓二类超晶格（T2SL），其有效带宽比InGaAs和GaAsSb材料小，可以获得比InGaAs更长的截止波长。同时InGaAs和GaAsSb晶格匹配，保证的高材料质量。P型InGaAs/GaAsSb超晶格吸收层结合P型InGaAsP形成的三明治结构，如此可以很好的提高红外探测器的量子效率，抑制红外探测器的暗电流以及帮助少子输运，从而使红外探测器的性能更好。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的红外探测器的结构示意图；
图2是InP、InGaAs、GaAsSb、T2SL和InGaAsP的价带（Ec）和导带（Ev）的相对位置示意图；
图3是根据本发明的实施例的红外探测器的能带示意图；
图4a至图4d是根据本发明的实施例的红外探测器的制作方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“实施例”、“一个示例”、“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”、“另一实施例”、“另一个示例”、“又一个示例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。
图1是根据本发明的实施例的红外探测器的结构示意图。
参照图1，根据本发明的实施例的红外探测器包括：N型衬底10，依序叠层设置在N型衬底10上即沿远离所述N型衬底10的方向依次层叠设置的N型接触层11，P型势垒层12、P型吸收层13，P型过渡层14，P型接触层15，第一电极16以及第二电极17；其中，所述第一电极16与所述N型接触层11接触，所述第二电极17设置在所述P型接触层15上。
在本实施例中，所述N型衬底10为N型InP衬底。
在本实施例中，所述N型接触层11为N型InP材料，厚度为200nm~500nm，掺杂剂为Si、Te或S，掺杂浓度为1×1018cm-3~1×1019cm-3。
在本实施例中，所述P型势垒层12为P型InGaAsP材料，带宽为0.8~1.1eV，厚度为100nm~500nm，掺杂剂为Zn或Be，掺杂浓度为5×1015cm-3~5×1016cm-3。
在本实施例中，所述P型吸收层13为P型InGaAs/GaAsSb超晶格，带宽为0.4~0.7eV，所述P型吸收层13的导带Ec和所述P型势垒层12的导带Ec平齐，厚度为1µm~5µm，掺杂剂为Zn或Be，掺杂浓度为5×1015cm-3~5×1016cm-3。
在本实施例中，所述P型过渡层14为P型InGaAsP材料，带宽为0.8~1.1eV，所述P型过渡层14的导带Ec和所述P型势垒层12的导带平齐，厚度为100nm~500nm，掺杂剂为Zn或Be，掺杂浓度为1×1018cm-3~5×1018cm-3。
在本实施例中，所述P型接触层15为P型InP材料，厚度为100nm~500nm，掺杂剂为Zn或Be，掺杂浓度为1×1018cm-3~5×1018cm-3。
因此，在根据本发明的实施例的红外探测器中，采用晶格匹配的P型InGaAs/GaAsSb超晶格作为P型吸收层13。与InP衬底晶格匹配的InGaAs和GaAsSb的带宽接近（0.7~0.8eV），但它们的能带排布，即导带Ec和价带Ev的相对位置不一样，如图2所示。InGaAs和GaAsSb构成InGaAs/GaAsSb超晶格T2SL后，电子波函数主要在集中在InGaAs中，空穴波函数主要集中在GaAsSb中，因此InGaAs/GaAsSb超晶格T2SL的有效带宽分别小于InGaAs和GaAsSb材料，如图2所示。这样，InGaAs/GaAsSb超晶格的截止波长可以达到3μm，同时保证了很好的材料质量。
此外，对于超晶格结构而言，由于周期性材料的存在，少子需要穿越周期性的势场，相比于空穴（因为空穴的有效质量大，其在穿越多层的超晶格结构时，寿命较短，扩散长度短，导致量子效率低），电子的有效质量更小，迁移率更高，因此电子少子比空穴少子更有优势。因此，在InGaAs/GaAsSb超晶格探测器中采用少子为电子的P型吸收区会获得更高的扩散长度和量子效率。
进一步地，采用P型吸收区后，少子为电子，如图2所示，电子输运会存在势垒，因此根据本发明的实施例提出了采用和P型吸收区的导带Ec平齐的InGaAsP势垒层和InGaAsP过渡层，如图3所示。
更进一步地，如图3所示，在所述P型吸收层13中吸收光子产生电子空穴对后，电子通过P型势垒层12达到N型接触层11，空穴通过P型过渡层14到达P型接触层15。因此根据本发明的实施例提出的P型InGaAsP/P型T2SL/P型InGaAsP三明治结构可以很好的解决少子输运问题。
同时，根据本发明的实施例的红外探测器的PN结产生在P型势垒层12和N型接触层11之间，在器件工作时电压只降到P型势垒层12上而使得耗尽区只在P型势垒层12内，从而保证了P型吸收层13在红外探测器工作时处于平带状态，这样由于P型势垒层12的带宽大于P型吸收层13而红外探测器产生的复合电流与材料的带宽指数项成反比，因此红外探测器的暗电流得到了极大的抑制。此外，导带平齐（即InGaAsP材料和InGaAs/GaAsSb超晶格的导带平齐）不影响电子的输运；而P型的InGaAsP过渡层14可以帮助空穴从P型InGaAs/GaAsSb超晶格吸收层13输运到P型InP接触层15。因此这两层P型InGaAsP材料在抑制器件暗电流，帮助载流子输运，提升器件性能方面起到决定性作用。
综上所述，采用P型InGaAs/GaAsSb超晶格吸收层结合P型InGaAsP形成的三明治结构可以很好的提高红外探测器量子效率，抑制红外探测器暗电流以及帮助少子输运，从而红外探测器性能更好。
以下对根据本发明的实施例的红外探测器的制程进行详细说明。图4a至图4d是根据本发明的实施例的红外探测器的制作方法的制程图。
参照图4a，提供一N型衬底10。在一个示例中，所述N型衬底10为N型InP衬底。
参照图4b，在所述N型衬底10上从下而上地依次生长形成叠层的N型接触层11，P型势垒层12、P型吸收层13，P型过渡层14，P型接触层15。
在一个示例中，采用金属有机物化学气相沉积MOCVD工艺N型衬底10上从下而上地依次生长形成叠层的N型接触层11，P型势垒层12、P型吸收层13，P型过渡层14，P型接触层15。具体地，以金属有机物化学气相沉积工艺作为生长工艺，生长源为TMIn、TMGa、TMSb、AsH3以及PH3，n型掺杂源为SiH4，p型掺杂源为DEZn，生长温度设置为约650℃，反应室压力设置为100Torr。在高温处理除去N型衬底10表面的杂质后，从下而上在N型衬底10上依次生长：
（1）N型接触层11。在一个示例中，N型接触层11为N型InP材料，厚度为200nm，掺杂剂为Si，掺杂浓度为2×1018cm-3。
（2）P型势垒层12。在一个示例中，P型势垒层12为P型InGaAsP材料，带宽为1.0eV，厚度为200nm，掺杂剂为Zn，掺杂浓度为1×1016cm-3。
（3）P型吸收层13。在一个示例中，P型吸收层13为P型InGaAs/GaAsSb超晶格，带宽为0.6eV, 导带Ec和所述P型势垒层12的导带平齐，厚度为2µm，掺杂剂为Zn，掺杂浓度为1×1016cm-3。
（4）P型过渡层14。在一个示例中，P型过渡层14为P型InGaAsP材料，带宽为1.0eV，导带Ec和所述P型势垒层12的导带平齐，厚度为100nm，掺杂剂为Zn，掺杂浓度为1×1018cm-3。
（5）P型接触层15。在一个示例中，P型接触层15为P型InP材料，厚度为200nm，掺杂剂为Zn，掺杂浓度为1×1018cm-3。
这里，采用了MOCVD工艺作为N型接触层11，P型势垒层12、P型吸收层13，P型过渡层14，P型接触层15。由于MOCVD工艺产能大、成本低，采用该工艺能够减小成本，提高红外探测器的性价比。
在另一个示例中，使用分子束外延MBE工艺作为生长工艺，生长源为固态单质源Ga、In、Sb、P以及As，N型掺杂源为Te，P型掺杂源为Be，生长温度约为500℃。在N型衬底10经过除气去杂后，从下而上在N型衬底10上依次生长：
（1）N型接触层11。在一个示例中，N型接触层11为N型InP材料，厚度为500nm，掺杂剂为Te，掺杂浓度为5×1018cm-3。
（2）P型势垒层12。在一个示例中，P型势垒层12为P型InGaAsP材料，带宽为0.9eV，厚度为300nm，掺杂剂为Be，掺杂浓度为2×1016cm-3。
（3）P型吸收层13。在一个示例中，P型吸收层13为P型InGaAs/GaAsSb超晶格，带宽为0.5eV, 导带Ec和所述P型势垒层12的导带平齐，厚度为5µm，掺杂剂为Be，掺杂浓度为2×1016cm-3。
（4）P型过渡层14。在一个示例中，P型过渡层14为P型InGaAsP材料，带宽为0.9eV，导带Ec和所述P型势垒层12的导带平齐，厚度为200nm，掺杂剂为Be，掺杂浓度为3×1018cm-3。
（5）P型接触层15。在一个示例中，P型接触层15为P型InP材料，厚度为500nm，掺杂剂为Be，掺杂浓度为3×1018cm-3。
该示例采用MBE工艺作为生长工艺，由于MBE工艺能形成陡峭界面，此工艺获得的红外探测器的性能较高。
参照图4c，对所述P型势垒层12、所述P型吸收层13、所述P型过渡层14、以及所述P型接触层15的局部进行刻蚀，以形成露出所述N型接触层11的台面结构A。
在一个示例中，采用感应耦合等离子体刻蚀ICP工艺对所述P型势垒层12、所述P型吸收层13、所述P型过渡层14、以及所述P型接触层15的局部进行刻蚀，使所述N型接触层11露出，从而形成台面结构A。
在另一个示例中，采用湿法腐蚀工艺对所述P型势垒层12、所述P型吸收层13、所述P型过渡层14、以及所述P型接触层15进行局部刻蚀，使所述N型接触层11露出，从而形成台面结构A。
参照图4d，在所述N型接触层11上沉积第一电极16，并在所述P型接触层15上沉积第二电极17。
在一个示例中，采用电子束蒸发工艺在露出的所述N型接触层11上沉积所述第一电极16，在所述P型接触层15上沉积第二电极17。其中，第一电极16和第二电极17均为Ti(500Å)/Pt(500Å)/Au(3000Å)组合。
在整个本说明书中使用的术语“示例性”、“示例”等意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。
以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式，但是，本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的实施例的技术构思范围内，可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的实施例的保护范围。
本说明书内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本说明书内容。对于本领域普通技术人员来说，对本说明书内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本说明书内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (6)

1.一种红外探测器，其特征在于，所述红外探测器包括N型衬底（10）、N型接触层（11）、P型势垒层（12）、P型吸收层（13）、P型过渡层（14）、P型接触层（15）、第一电极（16）以及第二电极（17）；其中，所述N型接触层（11）、所述P型势垒层（12）、所述P型吸收层（13）、所述P型过渡层（14）、所述P型接触层（15）沿远离所述N型衬底（10）的方向依序层叠设置在所述N型衬底（10）上，所述第一电极（16）与所述N型接触层（11）接触，并且所述第二电极（17）设置在所述P型接触层（15）上，其中，所述P型势垒层（12）为P型InGaAsP材料，所述P型吸收层（13）为P型InGaAs/GaAsSb超晶格，所述P型过渡层（14）为P型InGaAsP材料，所述P型势垒层（12）、所述P型吸收层（13）以及所述P型过渡层（14）的导带平齐。
2.根据权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述P型势垒层（12）、所述P型吸收层（13）、所述P型过渡层（14）以及所述P型接触层（15）的局部被刻蚀去除，以形成露出所述N型接触层（11）的台面结构（A），所述第一电极（16）设置在露出的所述N型接触层（11）上。
3.根据权利要求1或2所述的红外探测器，其特征在于，所述N型衬底（10）为N型InP衬底，所述N型接触层（11）为N型InP材料，所述P型接触层（15）为P型InP材料。
4.一种红外探测器的制作方法，其特征在于，包括：
在N型衬底（10）上形成N型接触层（11）；
利用P型InGaAsP材料在所述N型接触层（11）上形成所述P型势垒层（12）；
利用P型InGaAs/GaAsSb超晶格在所述P型势垒层（12）上形成所述P型吸收层（13）；
利用P型InGaAsP材料在所述P型吸收层（13）上形成所述P型过渡层（14）；
在所述P型过渡层（14）上形成P型接触层（15）；
形成接触所述N型接触层（11）的第一电极（16），且形成接触所述P型接触层（15）的第二电极（17）；
其中，所述P型势垒层（12）、所述P型吸收层（13）以及所述P型过渡层（14）的导带平齐。
5.根据权利要求4所述的红外探测器的制作方法，其特征在于，所述形成接触所述N型接触层（11）的第一电极（16），且形成接触所述P型接触层（15）的第二电极（17）具体包括：
对所述P型势垒层（12）、所述P型吸收层（13）、所述P型过渡层（14）、以及所述P型接触层（15）的局部进行刻蚀，以形成露出所述N型接触层（11）的台面结构（A）；
在露出的所述N型接触层（11）上形成所述第一电极（16），且在所述P型接触层（15）上形成所述第二电极（17）。
6.根据权利要求4或5所述的红外探测器的制作方法，其特征在于，所述N型衬底（10）为N型InP衬底，所述N型接触层（11）为N型InP材料，所述P型接触层（15）为P型InP材料。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106384755A (zh) * 2016-11-29 2017-02-08 苏州苏纳光电有限公司 InP基量子阱远红外探测器及其制作方法
CN106505116A (zh) * 2016-11-30 2017-03-15 苏州苏纳光电有限公司 单行载流子探测器及其制作方法
CN114823947A (zh) * 2022-03-28 2022-07-29 上海科技大学 一种InP基超宽光谱光电探测器及其制备方法
CN115274926A (zh) * 2022-07-29 2022-11-01 全磊光电股份有限公司 光电探测器结构的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106384755A (zh) * 2016-11-29 2017-02-08 苏州苏纳光电有限公司 InP基量子阱远红外探测器及其制作方法
CN106505116A (zh) * 2016-11-30 2017-03-15 苏州苏纳光电有限公司 单行载流子探测器及其制作方法
CN114823947A (zh) * 2022-03-28 2022-07-29 上海科技大学 一种InP基超宽光谱光电探测器及其制备方法
CN115274926A (zh) * 2022-07-29 2022-11-01 全磊光电股份有限公司 光电探测器结构的制备方法

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