[发明专利]一种半导体光电器件的表面钝化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，主要是一种对半导体光电器件的表面钝化方法。本发明可以应用在例如锑化物红外光电子器件制造过程中，达到提高光电器件性能的目的。

背景技术

随着科学技术的进步，半导体光电器件，如半导体激光器，探测器等的应用日渐广泛。半导体光电器件在光通信、光信息接收和处理等方面，有着其他器件所无法代替的优越性能，在军用、民用方面有着非常广阔的前景。但是在以半导体PN结为基础的光电器件在制造过程中，表面处理工艺对器件的性能有着非常大的影响。器件的表面漏电流是限制器件工作效率的主要因素之一。由于在材料生长和器件的制造过程中，在半导体-空气界面形成悬键，在表面形成电子通道，降低了电子-空穴的产生复合率，从而降低了光电器件的效率。因此，减少表面漏电流，是表面处理工艺中提高器件性能非常重要的一步。现有的器件制备过程中，应用的表面钝化方法有很多，但钝化效果有好有坏，且部分工艺较为复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种半导体光电器件的表面钝化方法，以抑制半导体光电器件的表面漏电流，改善其性能。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提出一种半导体光电器件的表面钝化方法，包括如下步骤：在所述半导体光电器件的表面覆盖一层硫原子层，在所述硫原子层上覆盖一层介质膜。

根据本发明的具体实施方式，所述硫原子层通过电镀形成。

根据本发明的具体实施方式，所述电镀过程采用的电镀液为Na2S的乙二醇溶液或NH₄S的水溶液。

根据本发明的具体实施方式，所述电镀液的浓度为0.1～0.2mol/L。

根据本发明的具体实施方式，在所述电镀过程，将所述半导体光电器件的表面的材料固定在电解质溶液中，作为阳极。

根据本发明的具体实施方式，所述介质层是SiO₂或ZnS。

根据本发明的具体实施方式，所述介质层通过磁控溅射或化学气相沉积的方法形成。

根据本发明的具体实施方式，在所述半导体光电器件的表面覆盖所述硫原子层之前，对所述表面去除氧化层。

(三)有益效果

本发明提出的半导体光电器件的表面钝化方法是在器件表面形成一层致密均匀的单质硫，在电化学反应过程中硫原子与器件表面的悬挂键结合，从而封闭了表面悬键产生的电子通道，隔绝了器件表面的电子-空穴的复合机制，本发明具有操作简单，成本低，钝化效果显著的优点。

并且，本发明的半导体光电器件的表面钝化方法，能高效地切断半导体-空气界面的悬键，尽管硫原子层在空气中不稳定需要在其上覆盖一层稳定的介质膜，但与单纯覆盖宽带隙介质膜相比悬挂键切断效率更高，与覆盖SU-8胶相比大大节约了成本，具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的阳极硫化的流程图；

图2是本发明的一个实施例的阳极硫化电路装置图；

图3是本发明的一个实施例的制备完成后的钝化膜SEM图像；

图4中本发明的一个实施例的的器件在钝化前后暗电流对比图。

具体实施方式

总的来说，本发明提出的半导体光电器件的表面钝化方法，是在半导体光电器件的表面覆盖一层硫原子层，之后覆盖一层介质膜。

所述硫原子层可以用电镀的方法沉积一层致密均匀的单质硫。在电镀时，电镀阳极为需要钝化的半导体光电器件的表面材料，阴极可以为贵金属电极，如铂电极，电源为恒流源。在电镀前需充分去除其表面的氧化物。

优选的，电镀时采用的电镀液为Na₂S的乙二醇溶液或NH₄S的水溶液。电镀液为Na₂S的乙二醇溶液时，电镀前需要将所述半导体光电器件的要钝化的表面在乙醇溶液中充分浸泡以去除该表面的水分，否则会影响硫原子层的致密性。

随电镀时间增加，致密均匀的单质硫原子层表面呈现由金黄色到橙红色到蓝紫色的颜色变化，不同显色对应的硫原子层的厚度和致密性均有区别。

所述介质层可以是SiO₂或ZnS等性质稳定的介质膜，从而能达到复合表面悬键的效果。当所述的介质膜为SiO₂或ZnS时，可选取磁控溅射或化学气相沉积的方法覆盖，目的在于有效保护在空气中不稳定的硫原子层，防止其变性。