一种InGaAs短波红外探测器及其制备方法与流程

本发明涉及光电探测，尤其是涉及一种ingaas短波红外探测器及其制备方法。

背景技术：

1、目前短波红外ingaas探测器蓬勃发展，相比较于传统cmos探测器，具备穿烟穿雾的能力，可以在民用和军事等多个领域应用。但短波红外ingaas探测器制作成本一直居高不下，由于采用inp衬底和mocvd技术生长，衬底材料和机台昂贵导致成本高；另外短波红外探测器工艺复杂，需要做zn扩散，目前zn扩散的工艺步骤为，在外延片表面镀制si3n4膜，利用匀胶、曝光和显影制备第一道光罩，再利用湿法或干法腐蚀的方法去掉部分si3n4并去胶，再进行炉管zn扩散；后续再进行台面腐蚀，钝化膜沉积，p电极开孔和蒸镀电极，n电极开孔和蒸镀电极。现有方法的zn扩散的制备方法复杂且套刻引起的位置偏差较大。

2、因此，有必要提供一种新的ingaas短波红外探测器，无需进行复杂的zn扩散。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面提出一种ingaas短波红外探测器，本发明将zn扩散和p型欧姆接触步骤合二为一，能够提升其电性能，及其对应波长的响应度。

2、本发明第二方面还提供一种ingaas短波红外探测器的制备方法。

3、根据本发明的第一方面实施例提供的一种ingaas短波红外探测器，包括；

4、衬底；

5、n型inp接触层；所述n型inp接触层位于衬底表面；

6、ingaas吸收层；所述ingaas吸收层位于n型inp接触层表面；

7、n-inp待扩散层；所述n-inp待扩散层位于ingaas吸收层表面；

8、钝化层；所述钝化层位于n-inp待扩散层的表面；

9、p电极；所述p电极位于n-inp待扩散层的表面；

10、所述p电极的成分为izo膜；所述izo膜通过热处理发生zn扩散，使得和izo膜接触的n-inp待扩散层区域形成p型inp接触层；

11、n电极；所述n电极位于n型inp接触层的表面。

12、根据本发明实施例的ingaas短波红外探测器，至少具有如下有益效果：

13、本发明的ingaas短波红外探测器通过采用izo膜作为p电极的材料，izo膜通过zn扩散使得和izo膜接触的n-inp待扩散层区域形成p型inp接触层；一方面可以减少一道镀膜、光刻、腐蚀和扩散的步骤，减少套刻引起的位置偏差，增加像元位置精度，节约成本。另一方面，还能够提升其电性能，及其对应波长的响应度。

14、根据本发明的一些实施例，所述izo(氧化铟锌)膜是n型透明导电氧化物薄膜，具备导电性，含有大量zn组分。

15、根据本发明的一些实施例，所述ingaas吸收层的厚度为2～4μm。

16、根据本发明的一些实施例，所述n-inp待扩散层的厚度为0.5～1μm。

17、根据本发明的一些实施例，所述n型inp接触层的厚度为0.5～1μm。

18、根据本发明的一些实施例，所述衬底的成分为n型inp。

19、根据本发明的一些实施例，所述钝化层的成分为si3n4。

20、根据本发明的一些实施例，所述钝化层的厚度为100～500nm。

21、根据本发明的一些实施例，所述izo膜的厚度为500～1500nm。

22、根据本发明的一些实施例，所述钝化层的折射率为1.8～2.0。

23、根据本发明的一些实施例，所述n电极的材料选自金、铂、钛中的至少一种。

24、根据本发明的第二方面实施例提供一种ingaas短波红外探测器的制备方法，包括如下步骤：

25、s1、在衬底表面依次外延生长n型inp接触层、ingaas吸收层和n-inp待扩散层；

26、s2、在n-inp待扩散层的表面旋涂一层正性光刻胶并干燥，进行第一次曝光显影，制备出台面腐蚀光刻胶图案，使n电极所处的外延结构裸漏出来；

27、s3、将裸露出来的外延结构进行第一次腐蚀，去除n电极所处区域的n-inp待扩散层和ingaas吸收层；去除光刻胶；

28、s4、在步骤s3之后进行钝化步骤，在表面制作一层钝化层。

29、s5、在钝化层的表面旋涂一层正性光刻胶并干燥，进行第二次曝光显影，制备出n电极孔和p电极孔光刻胶图案，使n电极孔和p电极孔所处的钝化层裸漏出来；

30、s6、将裸漏出来的钝化层进行第二次腐蚀，去除正性光刻胶；

31、s7、步骤s6之后的表面旋涂负性光刻胶并干燥，进行第三次曝光显影，制备出p电极孔图案；使用磁控溅射的方法在表面上溅射制备izo膜，溅射结束后剥离表面其余部位的izo膜，去除负性光刻胶；

32、s8、步骤s7之后的表面旋涂负性光刻胶并干燥，进行第四次曝光显影，制备出n电极孔图案；使n电极孔裸漏出来；使用磁控溅射的方法在表面溅射形成n电极；溅射结束后剥离表面其余部位的n电极膜，去除负性光刻胶；

33、s9、将s8制备的产品进行退火，使得izo膜里的zn组分扩散进入n-inp待扩散层，形成p型inp接触层，即得ingaas短波红外探测器。

34、根据本发明的一些实施例，所述第一次曝光显影、第二次曝光显影、第三次曝光显影和第四次曝光显影的曝光能量为200～800mj/cm2。

35、根据本发明的一些实施例，所述第一次曝光显影、第二次曝光显影、第三次曝光显影和第四次曝光显影的显影时间为4～8min。

36、根据本发明的一些实施例，所述退火的温度为300～400℃。

37、根据本发明的一些实施例，所述退火的时间为1～3h。

38、根据本发明的一些实施例，所述旋涂的转速为2000～3000r/min。

39、根据本发明的一些实施例，所述干燥的温度为100～120℃。

40、根据本发明的一些实施例，所述第一次腐蚀和第二次腐蚀的溶液独立地选自盐酸、磷酸和过氧化氢或氢氟酸中的至少一种。

41、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种ingaas短波红外探测器，其特征在于，包括；

2.根据权利要求1所述的ingaas短波红外探测器，其特征在于，所述ingaas吸收层的厚度为2～4μm。

3.根据权利要求1所述的ingaas短波红外探测器，其特征在于，所述n-inp待扩散层的厚度为0.5～1μm。

4.根据权利要求1所述的ingaas短波红外探测器，其特征在于，所述n型inp接触层的厚度为0.5～1μm。

5.根据权利要求1所述的ingaas短波红外探测器，其特征在于，所述衬底为n型inp。

6.根据权利要求1所述的ingaas短波红外探测器，其特征在于，所述钝化层的成分为si3n4；优选地，所述钝化层的厚度为100～500nm。

7.根据权利要求1所述的ingaas短波红外探测器，其特征在于，所述izo膜的厚度为500～1500nm。

8.根据权利要求1～7任一项所述的ingaas短波红外探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一次曝光显影、第二次曝光显影、第三次曝光显影和第四次曝光显影的曝光能量为200～800mj/cm2。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为300～400℃。

技术总结
本发明公开了一种InGaAs短波红外探测器及其制备方法，其包括；衬底；N型InP接触层；N型InP接触层位于衬底表面；InGaAs吸收层；InGaAs吸收层位于N型InP接触层表面；N‑InP待扩散层；N‑InP待扩散层位于InGaAs吸收层表面；钝化层；钝化层位于N‑InP待扩散层的表面；P电极；P电极位于N‑InP待扩散层的表面；P电极的成分为IZO膜；IZO膜通过热处理发生Zn扩散，使N‑InP待扩散层区域改掺杂为P型InP接触层；N电极；N电极位于N型InP接触层的表面。本发明的探测器在制备时可以减少工艺步骤和位置偏差，增加像元位置精度。另一方面，还能够提升电性能和对应波长的响应度。

技术研发人员：崔恒,李明阳,张小宾,刘建庆,杨文奕
受保护的技术使用者：中山德华芯片技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15