[发明专利]硅基Ⅲ-Ⅴ族红外光电探测器阵列的制备方法

说明书

一种硅基III‑V族红外光电探测器阵列的制备方法，包括：在SOI衬底上生长二氧化硅，在生长的二氧化硅上刻蚀出周期性的矩形沟槽；腐蚀所述矩形沟槽下方的SOI顶层硅，形成一V形沟槽；在V形沟槽和矩形沟槽中生长III‑V族探测器外延结构；在所述外延结构上再沉积一层二氧化硅作为隔离层；在该隔离层上部分区域刻蚀出生长下电极的区域并沉积下电极；在该隔离层的其他区域刻蚀出多个设定尺寸的矩形沟槽；在所述多个设定尺寸的矩形沟槽中生长二氧化硅，在该二氧化硅上制备出上电极区域并沉积上电极。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种硅基III-V族红外光电探测器阵列的制备方法。

背景技术

红外探测技术在当今的工业和科技领域有广泛的应用，在夜视成像、无线通讯、光通讯、工业检测等方面有很好的应用。早在1800年 WilliamHrschel利用简单测量工具进行测量，发现了可见光波长之外有能量分布，即红外辐射。从那时候开始，有关红外波段的科学探测以及对红外探测器件的研究就吸引着物理学者们的浓厚兴趣。

红外探测器根据不同的工作原理分为热探测器和光子探测器两类。而我们研究的量子阱光电探测器属于光子探测器领域，光子探测器相对于热探测器，它具有高的信噪比，响应速度快的优点，但是光子探测器一般需要进行制冷才能进行正常的工作，而制冷设备的存在限制住了光子探测器的应用。现在常用的探测器包括Si、InSb、HgCdTe等探测器。Si探测器探测范围覆盖从几微米到几百微米；InSb探测器的探测率高，工艺成熟，但是要在液氮环境下才能正常工作；HgCdTe探测器被用来制作平面探测器件，探测范围是3到20微米，可以用来进行红外成像CCD的制作。

在光通信领域广泛使用的是1到1.7微米，而III-V族红外光电探测器对于该波段据用良好的探测率，III-V族红外光电探测器具有速度高和低噪声的优点，同时相对于其他材料，III-V族红外光电探测器的生产设备和工艺比较成熟，能够进行大面积的生长，成本会降低。但难以直接在Si上进行生长，与传统的集成芯片技术难以相融。

近年来，随着光通讯的发展，对于III-V族红外光电探测器的需求越来越大，在Si上直接生长III-V族红外光电探测器能够很好的推动光通讯的发展。目前，用ART(Aspectratio trapping，高深宽比限制)技术已经能够在Si上直接外延III-V族红外光电探测器材料。当今的量子阱探测器的单元器件的尺寸还不够小，对于应用于成像的阵列器件则需要单元器件的单元面积尽量小，还需要单元器件具有高阻抗、响应速度要快、同时功耗要低，这都限制了III-V族红外光电探测器的发展。而使用ART技术在硅上直接生长量子阱材料，能够把单元像素的面积做到足够小，同时可以通过调节量子阱材料能够提高响应速度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种硅基III-V族红外光电探测器阵列的制备方法，以至少部分解决现有技术中成本较高，单元器件较大，响应速度不够快的问题。

(二)技术方案

根据本发明的一方面，提供了一种硅基III-V族红外光电探测器阵列的制备方法，包括：

步骤1：在SOI衬底上生长二氧化硅，在生长的二氧化硅上刻蚀出周期性的矩形沟槽；

步骤2：腐蚀所述矩形沟槽下方的SOI顶层硅，形成一V形沟槽；

步骤3：在V形沟槽和矩形沟槽中生长III-V族探测器外延结构；

步骤4：在所述外延结构上再沉积一层二氧化硅作为隔离层；

步骤5：在该隔离层上部分区域刻蚀出生长下电极的区域并沉积下电极；

步骤6：在该隔离层的其他区域刻蚀出多个设定尺寸的矩形沟槽；