一种新型InGaAs红外焦平面探测器的制备工艺的制作方法

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种新型ingaas红外焦平面探测器的制备工艺。

背景技术：

ingaaspin平面型短波红外焦平面探测器响应波段在0.9-1.7um，在非制冷情况下有较高的探测率，低功耗和成本，并且具有低暗电流和良好的抗辐射特性，以及在航空安全，生物医学，伪装识别，红外夜视等领域的应用，受到了人们的广泛关注。目前探测器的工艺中，红外光照射到探测器上，两个像素之间的光大部分被ingaas吸收层吸收，但剩余部分透射出ingaas吸收层，照射到读出电路上，没有被ingaas吸收层吸收，就会导致光的吸收率降低。

技术实现要素：

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种新型ingaas红外焦平面探测器的制备工艺，使得没被吸收的光经过反射镜后，又被ingaas吸收层二次吸收，提高器件的光吸收率，进而提高量子效率。

为实现本发明目的而提供的一种新型ingaas红外焦平面探测器的制备工艺，包括有以下步骤：

第一步：利用mocvd在inp衬底上依次生长n型inp金属接触层、吸收层in0.53ga0.47as、冒层n型inp、牺牲层ingaas，形成外延结构；

第二步：用湿法去除牺牲层ingaas，然后在冒层n型inp上沉积第一层氮化硅，形成钝化层，为第一道光刻做准备；

第三步：进行第一道光刻开孔，干法刻蚀第一层氮化硅，进行锌扩散，形成p型掺杂；

第四步：沉积第二层氮化硅，做第二道光刻开孔，干法刻蚀氮化硅，形成欧姆孔，为蒸镀p型金属做准备；

第五步：做第三道光刻开孔，蒸镀p型金属并剥离，为形成p型欧姆接触做准备；

第六步：做第四道光刻，干法刻蚀第一层和第二层的氮化硅，湿法刻蚀冒层n型inp，为刻蚀吸收层in0.53ga0.47as做准备；

第七步：做第五道光刻，湿法刻蚀吸收层in0.53ga0.47as，蒸镀n型金属并剥离，为形成n型欧姆接触做准备；

第八步：进行p型金属和n型金属退火，使p型金属和n型金属形成欧姆接触；

第九步：做第六道光刻开孔，蒸镀ti/au并剥离，形成ti/au反射层；

第十步：沉积第四层氮化硅，做第七道光刻，干法刻蚀掉盖在p型金属和n型金属上的第四层氮化硅，为蒸镀铟柱做准备；

第十一步：减薄、抛光inp衬底，并在抛光后的inp衬底上沉积增透膜，增加光的透射率；

第十二步：做第八道光刻，蒸镀铟柱并剥离，形成二极管阵列，为倒装焊互联做准备；

第十三步：二极管阵列与读出电路进行倒装互联，形成ingaas红外焦平面探测器芯片。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明提供的一种新型ingaas红外焦平面探测器的制备工艺，通过增加ti/au反射层，使得没被吸收的光经过反射层后，又被ingaas吸收层二次吸收，提高器件的光吸收率，进而提高量子效率。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明的外延结构的结构截面图；

图2为本发明的第一层氮化硅沉积后示意图；

图3为本发明的第一层氮化硅刻蚀后示意图；

图4为本发明的p型金属蒸镀后示意图；

图5为本发明的第二层氮化硅沉积后示意图；

图6为本发明的第二层氮化硅刻蚀后示意图；

图7为本发明的第六道光刻后示意图；

图8为本发明的ti/au反射层蒸镀后示意图；

图9为本发明的ti/au反射层剥离后示意图；

图10为本发明的第四层氮化硅刻蚀后示意图；

图11为本发明的增透膜沉积后示意图；

图12为本发明的铟柱蒸镀后示意图；

图13为本发明的倒装互联后的示意图。

具体实施方式

如图1-图13所示，本发明提供的一种新型ingaas红外焦平面探测器的制备工艺，包括有以下步骤：

第一步：利用mocvd在inp衬底上依次生长n型inp金属接触层、吸收层in0.53ga0.47as、冒层n型inp、牺牲层ingaas，形成外延结构；

第二步：用湿法去除牺牲层ingaas，然后在冒层n型inp上沉积第一层氮化硅，形成钝化层，为第一道光刻做准备；

第三步：进行第一道光刻开孔，干法刻蚀第一层氮化硅，进行锌扩散，形成p型掺杂；

第四步：沉积第二层氮化硅，做第二道光刻开孔，干法刻蚀氮化硅，形成欧姆孔，为蒸镀p型金属做准备；

第五步：做第三道光刻开孔，蒸镀p型金属并剥离，为形成p型欧姆接触做准备；

第六步：做第四道光刻，干法刻蚀第一层和第二层的氮化硅，湿法刻蚀冒层n型inp，为刻蚀吸收层in0.53ga0.47as做准备；

第七步：做第五道光刻，湿法刻蚀吸收层in0.53ga0.47as，蒸镀n型金属并剥离，为形成n型欧姆接触做准备；

第八步：进行p型金属和n型金属退火，使p型金属和n型金属形成欧姆接触；

第九步：做第六道光刻开孔，蒸镀ti/au并剥离，形成ti/au反射层；

第十步：沉积第四层氮化硅，做第七道光刻，干法刻蚀掉盖在p型金属和n型金属上的第四层氮化硅，为蒸镀铟柱做准备；

第十一步：减薄、抛光inp衬底，并在抛光后的inp衬底上沉积增透膜，增加光的透射率；

第十二步：做第八道光刻，蒸镀铟柱并剥离，形成二极管阵列，为倒装焊互联做准备；

第十三步：二极管阵列与读出电路进行倒装互联，形成ingaas红外焦平面探测器芯片。

本发明可以使得没被吸收的光经过反射镜后，又被ingaas吸收层二次吸收，提高器件的光吸收率，进而提高量子效率。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种新型ingaas红外焦平面探测器的制备工艺，其特征在于：包括有以下步骤：

第一步：利用mocvd在inp衬底上依次生长n型inp金属接触层、吸收层in0.53ga0.47as、冒层n型inp、牺牲层ingaas，形成外延结构；

第二步：用湿法去除牺牲层ingaas，然后在冒层n型inp上沉积第一层氮化硅，形成钝化层，为第一道光刻做准备；

第三步：进行第一道光刻开孔，干法刻蚀第一层氮化硅，进行锌扩散，形成p型掺杂；

第四步：沉积第二层氮化硅，做第二道光刻开孔，干法刻蚀氮化硅，形成欧姆孔，为蒸镀p型金属做准备；

第五步：做第三道光刻开孔，蒸镀p型金属并剥离，为形成p型欧姆接触做准备；

第六步：做第四道光刻，干法刻蚀第一层和第二层的氮化硅，湿法刻蚀冒层n型inp，为刻蚀吸收层in0.53ga0.47as做准备；

第七步：做第五道光刻，湿法刻蚀吸收层in0.53ga0.47as，蒸镀n型金属并剥离，为形成n型欧姆接触做准备；

第八步：进行p型金属和n型金属退火，使p型金属和n型金属形成欧姆接触；

第九步：做第六道光刻开孔，蒸镀ti/au并剥离，形成ti/au反射层；

第十步：沉积第四层氮化硅，做第七道光刻，干法刻蚀掉盖在p型金属和n型金属上的第四层氮化硅，为蒸镀铟柱做准备；

第十一步：减薄、抛光inp衬底，并在抛光后的inp衬底上沉积增透膜，增加光的透射率；

第十二步：做第八道光刻，蒸镀铟柱并剥离，形成二极管阵列，为倒装焊互联做准备；

第十三步：二极管阵列与读出电路进行倒装互联，形成ingaas红外焦平面探测器芯片。

技术总结
本发明公开了一种新型InGaAs红外焦平面探测器的制备工艺，为了增大红外光的吸收效率，通过在像素之间增加Ti/Au反射层，使得未被InGaAs吸收层吸收的红外光不能穿透芯片照射到读出电路上，而是经过Ti/Au反射层后，红外光被反射回去，又被InGaAs吸收层二次吸收，这样提高了器件的光吸收率，进而提高芯片的探测效率。

技术研发人员：张家鑫;史衍丽;石慧;郭金萍;贾凯凯;王伟;刘璐;郭文姬;高炜;刘建林;徐文艾
受保护的技术使用者：山西国惠光电科技有限公司
技术研发日：2020.09.08
技术公布日：2020.12.11