[发明专利]制作InSb红外探测器的材料结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种制作InSb红外探测器的材料结构及制备方法。

背景技术

红外探测器材料主要包括，碲镉汞(TeCrHg)，锑化铟(InSb)等体材料红外探测器，以及量子点，量子阱，超晶格等二维结构材料红外探测器，其中在中红外波段，碲镉汞(TeCrHg)的探测率是最高的，所以目前应用广泛。但是，碲镉汞(TeCrHg)材料没有合适的衬底，并且Hg元素在生长过程中中易扩散，因此制备高质量的碲镉汞(TeCrHg)材料比较困难，这些因素导致在制造大面积焦平面红外探测器的时候成品率较低，成本较高，同时碲镉汞(TeCrHg)红外探测器的工作温度较低，需要相应制冷设备来提供工作环境，这就促使人们不断需找可以替换的新材料。

锑化铟(InSb)材料作为III/V族化合物半导体材料，禁带宽度为0.17eV，使得它在中红外探测器领域能够有所应用。相比于TeCrHg材料，InSb材料制备的红外探测器具有更好的力学性能，更高的工作温度，更广泛的衬底材料，更方便的生产过程。目前大部分的InSb红外探测器材料都是采用PIN的结构，这种结构的暗电流会比较大，会降低器件的工作温度，因此InSb材料制造红外探测器研究的主要集中在如何减少暗电流，降低噪声，提高工作温度等方面。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种制作InSb红外探测器的材料结构及制备方法，此结构及方法通过加入势垒层来阻挡电子的移动，降低了InSb红外探测器的在反偏电压下的暗电流和工作时的噪声电流，提高了InSb红外探测器的探测率和最高工作温度，为室温下工作的InSb红外探测器提供了基础。

本发明提供一种制作InSb红外探测器的材料结构，其包括：

一衬底；

一复合缓冲层，其生长在衬底上；

一n型InSb重掺杂层，其生长在缓冲层上；

一InSb本征吸收层，其生长在n型InSb重掺杂层上；

一p型InSb轻掺杂层，其生长在InSb本征吸收层上；

一p型AlInSb势垒层，其生长在p型InSb轻掺杂层上；

一p型InSb重掺杂层，其生长在p型AlInSb势垒层上。

本发明还提供一种InSb红外探测器材料结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在衬底上采用MBE的方法生长复合缓冲层；

步骤2：在复合缓冲层上采用MBE的方法生长n型InSb重掺杂层；

步骤3：在n型InSb重掺杂层上采用MBE的方法生长InSb本征吸收层；

步骤4：在InSb本征吸收层上采用MBE的方法生长p型InSb轻掺杂层；

步骤5：在p型InSb轻掺杂层上采用MBE的方法生长p型AlInSb势垒层；

步骤6：在p型AlInSb势垒层上采用MBE的方法生长p型InSb重掺杂层，完成制备。

本发明的有益效果是，其是通过加入势垒层来阻挡电子的移动，降低了InSb红外探测器的在反偏电压下的暗电流和工作时的噪声电流，提高了InSb红外探测器的探测率和最高工作温度，为室温下工作的InSb红外探测器提供了基础。

附图说明

为进一步说明本发明内容，以下结合具体实施方式，并参照附图，对本发明作以详细的描述，其中：

图1是本发明中InSb红外探测器的结构示意图；

图2是图1中的复合缓冲层20的结构示意图；

图3是本发明的制备流程图。

具体实施方式

请参阅图1及图2所示，本发明提供一种制作InSb红外探测器的材料结构，其包括：

一衬底10，所述衬底10的材料是半绝缘的(001)晶向的GaAs单晶衬底；

半绝缘的衬底可以有效减少底部漏电流，对红外探测器是及其重要的，而且GaAs单晶衬底力学性能很好，价格便宜，可以降低红外探测器的成本；

一复合缓冲层20，其生长在衬底10上，该复合缓冲层20包括：

一GaAs缓冲层21，厚度为200nm，该层可以有效减少衬底(10)表面的缺陷对外延材料质量的影响；

一AlSb缓冲层22，厚度为300nm，生长在GaAs缓冲层21上，该层有着较高的电阻率，可以大大降低器件的漏电流，同时在GaAs和AlSb的界面处可以限制穿通位错向外延层的延伸，减少位错密度；