[发明专利]InGaAs低台面线列或面阵红外探测器芯片

说明书

技术领域

本发明涉及红外探测器，具体是指p-InP/InGaAs/n-InP(PIN)低台面线列或面阵红外探测器芯片。

背景技术

目前PIN铟镓砷探测器主要分为平面型和台面型两类。平面型PIN铟镓砷探测器大多采用Zn扩散的方法在n-InP/InGaAs/n-InP的帽层InP实现p型掺杂。这种方法能够得到较高探测率的铟镓砷探测器，但它具有一些不可避免的缺点：扩散工艺复杂、光敏面扩大及Zn扩散会在InP层中造成大量的缺陷，这些都限制了铟镓砷探测器性能的提高。台面型铟镓砷探测器是将外延材料中的p-InP/InGaAs刻蚀成一个台面，帽层p-InP较薄，一般为0.1～0.5μm，InGaAs吸收层较厚，一般为1.5～3μm。这种结构的优点是工艺较为简单，缺点是较厚吸收层的侧面暴露引入大量的界面态，这在很大程度上限制了器件探测率的提高，而且不良的侧面钝化会使器件的可靠性降低。另外，在p-InP帽层上可靠地实现欧姆接触电极引出也是一个难题。

发明内容

基于上述已有器件结构上存在的问题，本发明的目的是提出一种p-InP/InGaAs/n-InP低台面线列或面阵红外探测器芯片，通过降低台面的高度来解决吸收层侧面暴露的问题，通过优化欧姆接触层来达到与p-InP层的良好欧姆接触。

本发明的p-InP/InGaAs/n-InP低台面线列或面阵红外探测器芯片，包括：在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通过刻蚀形成线列或面阵p-InP微台面。在p-InP微台面的局部区域上置有与p-InP欧姆接触的Au/Zn/Pt/Au/P电极区，在线列或面阵微台面边上有一刻蚀至n-InP层并置于n-InP层上的公共电极区，即N电极区。除P、N电极区外，整个外延片上，包括侧面覆盖有氮化硅钝化层。在Au/Zn/Pt/Au/电极区上置有与读出电路互连的电极互连区，该电极互连区覆盖部分微台面，并从微台面延伸至平面。

本发明的优点是：

1.相对于传统的台面型结构而言，保留的InGaAs层相当于自体钝化膜，可使台面的侧面得到有效保护。

2.氮化硅钝化层可有效的起到抗反射和减小InP和InGaAs层表面态的作用，可以增加探测器的量子效率和减小暗电流，并可起到钝化加固作用。

3.P电极采用AuZnPtAu，AuZnPtAu可与P-InP形成很好的欧姆接触，并且Pt可以有效的阻止Zn的外扩散，提高器件可靠性。

附图说明

图1为外延片的结构示意图；

图2为铟镓砷线列探测器的剖面结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4-图8为工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：

见图1，本实施例所用的外延片为用MBE技术在厚度为350μm的半绝缘InP衬底1上依次生长厚度为1μm的n型InP层2，载流子浓度大于2×10¹⁸cm^-3；厚度为2.5μm的In_0.53Ga_0.47As本征吸收层3；厚度为0.5μm的p型InP帽层4，载流子浓度大于2×10¹⁸cm^-3。

图2为本实施例的剖面结构示意图，在外延片上通过刻蚀形成线列p-InP微台面4。在p-InP微台面的局部区域上置有与p-InP欧姆接触的Au/Zn/Pt/Au/P电极区6，在线列微台面边上有一刻蚀至n-InP层并置于n-InP层上的Cr/Au公共电极区7，即N电极区。除P、N电极区6、7外，整个外延片上覆盖有氮化硅钝化层5，在Au/Zn/Pt/Au/电极区上置有与读出电路互连的电极互连层8，该电极互连层覆盖部分微台面，并从微台面延伸至平面。微台面上没有覆盖电极互连层的为探测器的光敏感区9。

本实施例的芯片制备采用常规方法，其过程为：

1.依次用三氯甲烷、乙醚、丙酮、乙醇超声清洗外延片，氮气吹干；

2.正胶(厚胶)光刻，光刻后65℃烘干20分钟；

3.Ar⁺离子刻蚀除p-InP微台面以外的p-InP层，离子能量为300eV，束流为80cm^-3，然后利用HCl和H₃PO₄混合液腐蚀剩余的p-InP层，要确保p-InP层腐蚀干净，最后形成线列微台面4，见图4；