[发明专利]InAs/GaSb二类超晶格红外探测器

说明书

技术领域

本发明涉及采用半导体技术领域，尤其是涉及一种在3至5微米中波波段的InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的制作和钝化方法。

背景技术

自从二十世纪四十年代第一个实用的红外探测器研制成功以来，红外探测器在民用、军事、太空等诸多领域得到了广泛应用。由红外探测器组成的红外系统已经被广泛用于夜视、导航、搜索、预警、目标侦察、精确打击等许多方面，充分显示了红外技术的分辨率高、准确可靠、保密性好、抗电子干扰性强等优点。对于InAs/GaSb二类超晶格红外探测器来说，由于在InAs/GaSb二类超晶格中，电子主要束缚在InAs层中，而空穴主要束缚在GaSb层，因此电子与空穴形成空间的隔离，具有以下优势：

1)量子效率高，带间跃迁，能够吸收正入射，响应时间快；

2)暗电流小，降低了俄歇复合及有关的暗电流，工作温度提高；

3)电子有效质量大，隧穿电流小，可获得高的探测率；

4)带隙从2μm-30μm可调，可制备短波、中波、长波、甚长波、双色段及多波段器件。

基于以上无可比拟的优势，InAs/GaSb二类超晶格探测器已经成为红外探测方面最为活跃的领域，是第三代红外焦平面探测器的理想代表之一。

针对解决表面电流泄漏问题，钝化作为InAs/GaSb II型超晶格探测器的关键工艺，将为后续的大面积单(双)色探测焦平面阵列器件的制备提供了技术保障。这对取得高性能的红外成像系统具有非常重要的意义。目前，SiO₂是最普遍采用的钝化材料，其工艺制作非常成熟。但是对InAs/GaSb二类超晶格材料，采用SiO₂作为钝化材料，表面电阻可以得到改善。它的缺点就是在接触表面容易产生悬键的表面态，SiO₂材料的禁带宽度相对来说不够大。针对SiO₂材料钝化方法的上述缺陷，本发明提供一种InAs/GaSb二类超晶格红外探测器结构。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种InAs/GaSb二类超晶格红外探测器，其是在GaSb衬底上生长的3至5微米的中波波段InAs/GaSb二类超晶格红外探测器制作以及降低暗电流、提高探测器的钝化。

本发明提供一种InAs/GaSb二类超晶格红外探测器，包括：

一衬底；

一缓冲欧姆接触层，制作在衬底上；

一第一二类超晶格层，制作在缓冲欧姆接触层上，该第一二类超晶格层位于缓冲欧姆接触层的中间，使缓冲欧姆接触层上面的两侧形成台面；

一本征二类超晶格光吸收层，制作在第一二类超晶格层上；

一第二二类超晶格层，制作在本征二类超晶格光吸收层上；

一欧姆接触层，制作在第二二类超晶格层上；

一钝化层，覆盖缓冲欧姆接触层两侧的部分台面、第一二类超晶格层、本征二类超晶格光吸收层、第二二类超晶格层和欧姆接触层的侧面，及欧姆接触层上的两侧面，覆盖欧姆接触层的该钝化层的中间有一透光口，覆盖缓冲欧姆接触层的该钝化层两侧的台面上分别有一电极窗口；

一上电极，制作在透光口的两侧；

一下电极，制作在电极窗口内。

附图说明

为了进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图对本发明作详细的描述，其中：

图1是本发明的InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的结构示意图；

图2是本发明提供的InAs/GaSb二类超晶格每个周期生长快门控制图；

图3是本发明提供的InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的X射线衍射图；

图4是本发明提供的InAs/GaSb二类超晶格红外探测器钝化与没有钝化的暗电流比较图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种InAs/GaSb二类超晶格红外探测器，包括：

一衬底1，该衬底1的材料为GaSb；在该衬底1上制作InAs/GaSb二类超晶格红外探测器之前，将GaSb衬底1放在分子束外延设备系统的缓冲腔室的烘烤台除气，除气的时间为40分钟至2小时，除气温度为180至240℃；除气的目的是为了除去GaSb衬底1表面的水汽，防止带入生长腔室；然后将GaSb衬底1传入分子束外延设备系统的生长腔室内，放在生长位置，在525℃脱氧，将GaSb衬底1温度升至545℃在Sb气氛下保护5至10分钟，此步骤的目的是为了除去GaSb衬底1表面上的氧化物；