[发明专利]二类超晶格雪崩光电探测器及其制作方法

说明书

本公开提供一种二类超晶格雪崩光电探测器及其制备方法，包括：衬底；缓冲层，位于所述衬底上；N型欧姆接触层，位于所述缓冲层上，为N型InAs/GaSb超晶格；雪崩倍增层，覆于部分所述欧姆接触层之上，未被覆盖的欧姆接触层形成一台面；光吸收层，位于所述雪崩倍增层上，为InAs/GaSb超晶格，用于探测红外光；P型欧姆接触层，位于所述光吸收层上；钝化层，覆于所述台面的部分上表面并开设有第一电极窗口，同时覆盖所述P型欧姆接触层上表面边缘处，并开设有第二电极窗口；以及还覆于所述雪崩倍增层、光吸收层、P型欧姆接触层的侧面；P电极，位于所述第二电极窗口内，居中裸露P型欧姆接触层区域作为通光孔；以及N电极，位于所述台面上的第一电极窗口内。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种二类超晶格雪崩光电探测器及其制作方法，其为红外波段的倍增区与吸收区分离的InAs/GaSb二类超晶格雪崩光电探测器。

背景技术

红外探测技术不论在军事领域还是民用领域均有非常广泛的应用。在现代军事领域中，被动红外探测技术由于其准确可靠、反应迅速、保密性强、抗电子干扰性强等无可比拟的优势，越来越被人们所重视。在遥感、导航、火灾监控等民用领域，红外探测技术也发挥着重要的作用。对于InAs/GaSb二类超晶格材料来说，由于其独特的能带结构，InAs材料导带底能量比GaSb材料价带顶能量大约低0.2eV，因此具备了很多独特的性质。InAs/GaSb二类超晶格作为红外探测器量子效率高，均匀性好，基于较为成熟的III/V族半导体生长工艺成本低，生长质量好，吸收带隙可调，是理想的红外探测材料。而且InAs和GaSb的晶格常数接近，通过调节InAs和GaSb的厚度和界面类型，仍然能够与GaSb衬底匹配。

然而由于大气环境的复杂性，在大气层中传输的红外光会被CO，CO₂，水蒸气等吸收，造成信号大幅度的衰减，降低探测效率。雪崩光电探测器因为能够显著提高光探测的响应度，因此在光纤传输、制导感测、激光雷达等军民领域被广泛应用。综合考虑以上因素，使用InAs/GaSb二类超晶格材料制作雪崩光电探测器，能够在探测红外光的同时，提供更高的响应度，从而满足极端条件下的工作要求。但是红外波段的InAs/GaSb超晶格材料禁带宽度窄，外加高电压后暗电流大，会降低信噪比。

公开内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种二类超晶格雪崩光电探测器及其制作方法，以缓解现有技术中雪崩光电探测器中红外波段的InAs/GaSb超晶格材料禁带宽度窄，外加高电压后暗电流大，会降低信噪比等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供一种二类超晶格雪崩光电探测器，包括：衬底1，制备材料包括GaSb；缓冲层2，位于所述衬底上，制备材料包括不掺杂的GaSb；N型欧姆接触层3，位于所述缓冲层上，制备材料包括N型InAs/GaSb超晶格；雪崩倍增层4，覆于部分所述欧姆接触层3之上，未被覆盖的欧姆接触层3形成一台面；光吸收层5，位于所述雪崩倍增层4上，制备材料包括InAs/GaSb超晶格，用于探测红外光；P型欧姆接触层6，位于所述光吸收层5上；钝化层7，覆于所述台面的部分上表面并开设有第一电极窗口，同时覆盖所述P型欧姆接触层6上表面边缘处，并开设有第二电极窗口；以及还覆于所述雪崩倍增层4、光吸收层、P型欧姆接触层6的侧面；P电极8，位于所述第二电极窗口内，居中裸露P型欧姆接触层6区域作为通光孔7a；以及N电极9，位于所述台面上的第一电极窗口内。

在本公开实施例中，所述雪崩倍增层4由下至上包括：电荷层4a，制备材料包括N型InAlAs/AlInAsSb；雪崩倍增区4b，制备材料包括不掺杂的I型InAlAs/AlInAsSb；以及电荷截止层4c，制备材料包括P型InAlAs/AlInAsSb。

在本公开实施例中，所述P型欧姆接触层6，由下至上包括：下欧姆接触层6a，制备材料包括P型InAs/GaSb超晶格；以及上欧姆接触层6b，制备材料包括P型InAs。