[发明专利]一种分级势垒低暗电流台面型光电二极管及其制作方法

说明书

本发明属于探测器芯片制造技术领域，涉及一种分级势垒低暗电流台面型光电二极管；台面型光电二极管从上至下叠次连接的N型台面、吸收台面以及P型台面；每个台面的表面覆盖钝化层；在台面型光电二极管的吸收台面中设置有分级势垒层，分级势垒层从上到下共九层结构；所述N型台面上设置有N电极，所述的P型台面上设置有P电极，P电极与N电极形成共平面电极；本发明通过采用分级势垒结构，降低了台面型光电二极管的表面漏电流和体暗电流，从而提高了台面型光电二极管的可靠性。

技术领域

本发明属于探测器芯片制造技术领域，尤其涉及一种分级势垒低暗电流台面型光电二极管及其制作方法。

背景技术

随着光电二极管向高速高带宽演进发展，制备工艺逐渐由平面型工艺向台面型工艺转变。台面刻蚀工艺破坏了晶格的周期完整性，将半导体材料表面暴露在环境之中，引入了表面界面态，不可避免的增加了表面暗电流。暗电流组成还包括了：产生复合电流、扩散电流、带间隧穿电流和辅助隧穿电流等。高暗电流降低了台面型光电二极管的性能及可靠性，存在较大失效风险。

现有技术中对台面型光电二极管制备有很多，例如专利申请号为CN201811598480.0的《一种高可靠NIP结构台面型光电二极管及其制作方法》中提出了一种台面型光电二极管包括半绝缘衬底，在衬底上生长有缓冲层、接触层、吸收层、渐变层和阻挡层；所述结构采用三层台面芯片结构，台面表面覆盖有钝化层，从所述N型台面引出N电极，从P型台面引出P电极，从而与所述N电极形成共平面电极；同时将P型层放在最低部且深埋在材料内部，通过这种设计可以将内建电场限制在体内中心处，并且可以抑制台面边缘的漏电流和边缘击穿。

但是这种结构中不能降低表面漏电流和体暗电流，因此急需一种能降低表面漏电流和体暗电流的台面型光电二极管。

发明内容

为解决上现有技术的问题，本发明提出了一种分级势垒低暗电流台面型光电二极管，所述台面型光电二极管的结构如下：

台面型光电二极管包括三层台面结构，从上至下叠次连接的N型台面a、吸收台面b以及P型台面c，且在P型台面台阶的最底层为半绝缘衬底1；所述台面型光电二极管的每个台面的表面覆盖钝化层；在台面型光电二极管的吸收台面b中设置有分级势垒层5，分级势垒层5从上到下依次包括：第一N型InGaAs层51、第一N型δ掺杂层52、第一非掺InAlGaAs渐变层53、第一P型δ掺杂层54、非掺InAlAs势垒层55、第二P型δ掺杂层56、第二非掺InAlGaAs渐变层57、第二N型δ掺杂层58以及第二N型InGaAs层59；所述N型台面a上设置有N电极a1并沿N型台面a延伸至半绝缘衬底1，所述的P型台面c上设置有P电极c1并沿P型台面c延伸至半绝缘衬底1，P电极c1与N电极a1形成共平面电极。

优选的，分级势垒层5中的第一N型InGaAs层51、第一非掺InAlGaAs渐变层53、第二非掺InAlGaAs渐变层57以及第二N型InGaAs层59的材质为In_0.53Al_xGa_0.47-xAs，非掺InAlAs势垒层55的材质为In_0.52Al_0.48As；其中，x的取值为0～0.47。

优选的，所述分级势垒层5中的第一N型δ掺杂层52、第二N型δ掺杂层58或者第一P型δ掺杂层54、第二P型δ掺杂层56的厚度都为5～10nm，掺杂浓度大于1×10¹⁸cm^-3。

优选的，所述分级势垒层5中的非掺InAlAs势垒层55的厚度为200～500nm，禁带宽度为1.46eV。

优选的，分级势垒层5中的第一非掺InAlGaAs渐变层53和第二非掺InAlGaAs渐变层57的厚度都为300～800nm，且随着x的改变，第一非掺InAlGaAs渐变层53和第二非掺InAlGaAs渐变层57的禁带宽度在0.74～1.46eV的范围内变化。