[发明专利]InGaAs-InP基异质结光电晶体管在审

申请号：	201811140121.0	申请日：	2018-09-28
公开（公告）号：	CN109309141A	公开（公告）日：	2019-02-05
发明（设计）人：	陈俊;张军喜	申请（专利权）人：	苏州大学
主分类号：	H01L31/11	分类号：	H01L31/11;H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/18
代理公司：	苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙) 32257	代理人：	殷海霞;杨慧林
地址：	215000 ***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	光电晶体管发射区基区集电区工作电压光响应度异质结衬底生长红外光入射光功率探测波长基异掺杂优化
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【说明书】：

本发明公开了一种InGaAs‑InP基异质结光电晶体管，包括衬底、生长在衬底上的发射区、生长在发射区上的基区、生长在基区上的集电区，其特征在于：所述发射区为P型InP，所述基区为N型InGaAs，所述集电区为P型InGaAs，通过调整所述发射区、基区、集电区的厚度和掺杂浓度来优化所述光电晶体管的工作电压和光响应度。本发明的InGaAs‑InP基异质结光电晶体管，能够探测波长1550nm的红外光，且在0.5V工作电压、20μW/cm²的入射光功率下光响应度能够达到378A/W。

技术领域

本发明涉及一种红外光电探测领域，具体涉及一种InGaAs-InP基异质结光电晶体管。

背景技术

近年以来，由于Ⅲ-Ⅴ族半导体InP/InGaAs具有诸如直接能带结构，高电子迁移率，禁带宽度可调，长吸收波长(920nm～1700nm)等优点，使其在近红外波段高速光电器件，高功率微波器件中得到了广泛的应用。在此类半导体器件研究当中，由于InGaAs/InP异质结结构光电探测器的性能较好，使其成为一种重要的研究对象。

一般来说光电探测器可以分为p-i-n型、异质结光电晶体管(HPT)型、雪崩性(APD)型。p-i-n型光电探测器虽然引入的噪声小但是其响应度也较小；APD光电探测器的响应度很大但是引入的噪声也较大而且工作电压一般也较大。HPT型相较于p-i-n型和APD型具有较小的噪声和较大的光响应度。

目前为止，能够探测1550nm波段的HPT型光电探测器理想工作电压较大或在该电压下器件的响应度较小，不利于弱红外光的探测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工作电压较小、同时光响应度较大的InGaAs-InP基异质结光电晶体管。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种InGaAs-InP基异质结光电晶体管，包括衬底、生长在衬底上的发射区、生长在发射区上的基区、生长在基区上的集电区，所述发射区为P型InP，所述基区为N型InGaAs，所述集电区为P型InGaAs，通过调整所述发射区、基区、集电区的厚度和掺杂浓度来优化所述光电晶体管的光响应度。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述发射区的厚度为300nm、掺杂浓度为5e17cm^-3。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述基区的厚度为80nm、掺杂浓度为1e18cm^-3。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述集电区的厚度为1300nm、掺杂浓度为5e17cm^-3。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述衬底和发射区之间还生长有P型InP的第一接触层，所述第一接触层的厚度为500nm。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述集电区上生长有P型InGaAs的第二接触层，所述第二接触层的厚度为500nm。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述衬底、发射区、基区、集电区自下而上依次生长、且整体被刻蚀为台阶状结构，所述集电区、基区、发射区位于顶层台阶结构上，所述衬底位于底层台阶结构上。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述光电晶体管刻蚀为台阶状结构的方法为，

第一次刻蚀：使用刻蚀溶液刻蚀外延片表面露出发射区，刻蚀溶液为H₃PO₄、H₂O₂和H₂O的混合液，H₃PO₄：H₂O₂：H₂O的体积比为1:1:6～1:1:8，刻蚀时间为150～200s；