InGaAs低臺面線列或面陣紅外探測器晶片的製作方法
2024-03-29 03:11:05 1
專利名稱：InGaAs低臺面線列或面陣紅外探測器晶片的製作方法
技術領域：
本發明涉及紅外探測器，具體是指P-InP/InGaAs/n-InP (PIN)低臺面線列 或面陣紅外探測器晶片。
背景技術：
目前PIN銦鎵砷探測器主要分為平面型和臺面型兩類。平面型PIN銦鎵砷 探測器大多採用Zn擴散的方法在n-InP/ InGaAs / n-InP的帽層InP實現p型 摻雜。這種方法能夠得到較高探測率的銦鎵砷探測器，但它具有一些不可避免 的缺點擴散工藝複雜、光敏面擴大及Zn擴散會在InP層中造成大量的缺陷， 這些都限制了銦鎵砷探測器性能的提高。臺面型銦鎵砷探測器是將外延材料中 的p-InP/InGaAs刻蝕成一個臺面，帽層p-InP較薄， 一般為0. 1 0. 5 u m， InGaAs 吸收層較厚， 一般為1.5 3"m。這種結構的優點是工藝較為簡單，缺點是較厚 吸收層的側面暴露引入大量的界面態，這在很大程度上限制了器件探測率的提 高，而且不良的側面鈍化會使器件的可靠性降低。另外，在P-InP帽層上可靠 地實現歐姆接觸電極引出也是一個難題。
發明內容
基於上述己有器件結構上存在的問題，本發明的目的是提出一種 P-InP/InGaAs/n-InP低臺面線列或面陣紅外探測器晶片，通過降低臺面的高度 來解決吸收層側面暴露的問題，通過優化歐姆接觸層來達到與P-InP層的良好 歐姆接觸。
本發明的P-InP/InGaAs/n-InP低臺面線列或面陣紅外探測器晶片，包括 在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通過刻蝕形成線列或面陣p-InP微臺面。在 p-InP微臺面的局部區域上置有與p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P電極區，在 線列或面陣微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層並置於n-InP層上的公共電極區， 即N電極區。除P、 N電極區外，整個外延片上，包括側面覆蓋有氮化矽鈍化層。 在Au/Zn/Pt/Au/電極區上置有與讀出電路互連的電極互連區，該電極互連區覆 蓋部分微臺面，並從微臺面延伸至平面。 本發明的優點是
1. 相對於傳統的臺面型結構而言，保留的InGaAs層相當於自體鈍化膜， 可使臺面的側面得到有效保護。
2. 氮化矽鈍化層可有效的起到抗反射和減小InP和InGaAs層表面態的作 用，可以增加探測器的量子效率和減小暗電流，並可起到鈍化加固作用。
3. P電極採用AuZnPtAu， AuZnPtAu可與P-InP形成很好的歐姆接觸，並且 Pt可以有效的阻止Zn的外擴散，提高器件可靠性。
圖l為外延片的結構示意圖2為銦鎵砷線列探測器的剖面結構示意圖3為圖2的俯視圖4 -圖8為工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明 見圖l，本實施例所用的外延片為用MBE技術在厚度為350 y m的半絕緣InP
襯底l上依次生長厚度為llim的n型InP層2，載流子濃度大於2X 1018cm—3;
厚度為2. 5 u m的In。.53Ga。.47As本徵吸收層3;厚度為0. 5 u m的p型InP帽層
4,載流子濃度大於2X1018011—3。
圖2為本實施例的剖面結構示意圖，在外延片上通過刻蝕形成線列p-InP 微臺面4。在p-InP微臺面的局部區域上置有與p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P 電極區6，在線列微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層並置於n-InP層上的Cr/Au公 共電極區7，即N電極區。除P、 N電極區6、 7夕卜，整個外延片上覆蓋有氮化矽 鈍化層5，在Au/Zn/Pt/Au/電極區上置有與讀出電路互連的電極互連層8，該電 極互連層覆蓋部分微臺面，並從微臺面延伸至平面。^[檯面上沒有覆蓋電極互 連層的為探測器的光敏感區9。
本實施例的晶片製備採用常規方法，其過程為
1. 依次用三氯甲垸、乙醚、丙酮、乙醇超聲清洗外延片，氮氣吹乾；
2. 正膠(厚膠)光刻，光刻後65。C烘乾20分鐘;
3. Ar+離子刻蝕除p-InP微臺面以外的p-InP層，離子能量為300eV，束流 為80cm—3，然後利用HCl和H3P04混合液腐蝕剩餘的p-InP層，要確保p-InP層 腐蝕乾淨，最後形成線列微臺面4，見圖4;
4. 丙酮去光刻膠，去離子水衝洗，氮氣吹乾；
5. 刻蝕公共電極孔正膠(厚膠)光刻，光刻後65"C烘乾20分鐘；Ar+刻 蝕InGaAs吸收層，然後使用酒石酸溶液和仏02選擇性腐蝕溶液，35'C下溼法化 學腐蝕InGaAs吸收層，去離子水衝洗，氮氣吹乾，形成公共電極孔10，見圖5;
6. 丙酮去光刻膠，去離子水衝洗，氮氣吹乾；
7. 硫化，在60。C (Mi)2S溶液中，硫化30分鐘，去離子水清洗，氮氣吹乾;
8. 採用PECVD法，對裸露的整個外延層表面和側面，包括公共電極孔的側 面澱積氮化矽鈍化層，見圖6;
9.腐蝕p、 n電極區的氮化矽鈍化層正膠(厚膠)光刻，光刻後65'C烘 幹20分鐘；首先等離子空氣清洗8分鐘，然後採用HF:NH4F:H20=3:6:9的混合 液，5(TC下腐蝕8秒，見圖7;
10. 生長p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/電極區6，見圖8;
11. 丙酮去光刻膠，去離子水衝洗，氮氣吹乾，進fi^退火處理；
12. 離子束濺射在公共電極孔10內生長Cr/Au公共電極層及Cr/Au電極互 連層8，生長前首先用Ar+輔源清洗3分鐘；
13. 浮膠丙酮浮膠，乙醇清洗，氮氣吹乾，低臺面線列晶片製備完成，見 圖2。
權利要求
1.一種InGaAs低臺面線列或面陣紅外探測器晶片，包括半絕緣InP襯底，在InP襯底上生長有p-InP/InGaAs/n-InP外延片，其特徵在於在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通過刻蝕形成了線列或面陣p-InP微臺面(4)，在p-InP微臺面的局部區域上置有與p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P電極區(6)，在線列或面陣微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層並置於n-InP層上的公共電極區(7)，即N電極區，除P、N電極區外，整個外延片上，包括側面覆蓋有氮化矽鈍化層(5)，在Au/Zn/Pt/Au/電極區(6)上置有與讀出電路互連的電極互連區(8)，該電極互連區覆蓋部分微臺面，並從微臺面延伸至平面。
全文摘要
本發明公開了一種InGaAs低臺面線列或面陣紅外探測器晶片，包括在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通過刻蝕形成線列或面陣p-InP微臺面。在p-InP微檯面上置有與其歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P電極區，在線列或面陣微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層並置於n-InP層上的公共N電極區。除P、N電極區外，整個外延片上，包括側面覆蓋有氮化矽鈍化層。在P電極區上置有與讀出電路互連的電極互連區，該電極互連區覆蓋部分微臺面，並從微臺面延伸至平面。本發明的優點是保留的InGaAs層可使臺面降低，InGaAs層的側面得到有效保護。氮化矽鈍化層可有效的起到抗反射和減小InP和InGaAs層表面態的作用，可以增加探測器的量子效率和減小暗電流。P電極採用AuZnPtAu，可與p-InP形成很好的歐姆接觸，並且Pt可以有效的阻止Zn的外擴散，提高器件可靠性。
文檔編號H01L31/102GK101170144SQ20071004762
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月31日 優先權日2007年10月31日
發明者劉向陽, 吳家榮, 吳小利, 唐恆敬, 張可鋒, 雪 李, 李永富, 洋 汪, 龔海梅 申請人:中國科學院上海技術物理研究所