[发明专利]一种双通道宽光谱探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种双通道宽光谱探测器及其制备方法。

背景技术

现有的红外探测器，材料体系主要有两类：碲镉汞材料以及基于GaSb基的超晶格或量子阱。对于碲镉汞材料，其对响应光谱的调节，主要是依靠三种材料的不同组分来实现的。所以对于同一组分的材料，其响应光谱也是确定，并且局限在很小的光谱范围内。且碲镉汞材料还存在着不均匀性的缺点。而基于GaSb基的超晶格如InAs/GaSb II类超晶格，主要是利用了超晶格能带便于调整的特性，只是通过改变不同层的厚度，就可以实现从短波到甚长波这样一个相当宽的光谱的响应。但是囿于超晶格的性质，这类单一吸收区的探测器并不能实现很宽的光谱响应，只是对红外中的某一波段实现探测。同时由于InAs及GaSb材料特性，无法将响应波段拓展到可见光范围内。为了实现这种宽光谱的探测，通常的做法是将两个或以上的单一波段的探测器，通过机械的方法叠加到一起，如：红外透射硅光电二极管安装在红外探测器象元之上。但这样既增加的成本，也不利于使用中的便利。所以实现宽光谱响应的探测器还需要进一步的完善。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种双通道宽光谱探测器，可以在常温下实现宽光谱的探测。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种双通道宽光谱探测器。该双通道宽光谱探测器包括衬底和台体结构，所述台体结构包括依次层叠于衬底上的下电极接触层、第一吸收层、中电极接触层、隔离层、第二吸收层、上电极接触层，其中，在上电极接触层顶部形成上台面，在中电极接触层形成有中台面，在下电极接触层形成有下台面，上电极、中电极和底电极，分别设置于上台面、中台面和下台面上，分别与上电极接触层、中电极接触层上电极接触层电连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制备双通道宽光谱探测器的制备方法，包括：在衬底上依次生长下电极接触层、第一吸收层、中电极接触层、隔离层、第二吸收层、上电极接触层；通过半导体工艺如光刻、刻蚀等形成具有上台面、中台面及下台面的所述台体结构；在上台面、中台面及下台面上分别形成上电极、中电极及下电极。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

(1)两个PIN结构反接，形成N-I-P-P-I-N的结构，做成三电极，上-中电极以及中-下电极分别对应两个波段，提取两个波段的信号，加以复合处理最终得到拓宽的响应光谱；

(2)中电极做到了p型的GaSb层上，不会对载流子的输运产生阻碍，有利于提高光生载流子的收集效率。

附图说明

图1为本发明实施例中双通道宽光谱探测器的结构示意图；

图2为制备本发明实施例中双通道宽光谱探测器的流程图。

【主要元件】

1-衬底； 2-下电极接触层；3第一吸收层；

4-中电极接触层； 5-隔离层；6-第二吸收层；

7-上电极接触层； 8-上电极；9-中电极；

10-下电极；11-钝化层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种双通道宽光谱探测器，如图1所示，该双通道宽光谱探测器包括一衬底1，及依次设置于衬底1上的下电极接触层2、第一吸收层3、中电极接触层4、隔离层5、第二吸收层6、上电极接触层7。其中，上电极8、中电极9、底电极10分别与上电极接触层7、中电极接触层4、上电极接触层2电连接。采用了N-I-P-P-I-N的结构，上-中电极以及中-下电极分别对应两个波段，提取两个波段的信号，从而加以复合处理最终得到拓宽的响应光谱。

具体的，所述衬底1的材料为半绝缘型即SI型GaAs，主要作用是作为外延层生长的基底，在外延之前经过420℃除气40～90min以及690℃脱氧5min，除此之外，衬底1还可以选择GaSb或n型掺杂GsAs等衬底；

所述下电极接触层2，形成在衬底1上，所述下电极接触层2的材料为n型掺杂的GaSb，掺杂浓度为1.5×10¹⁸～4×10¹⁸cm^-3，厚度为450～750nm，优选为500nm，主要作用是与下电极材料形成低电阻的欧姆接触；