[发明专利]一种基于阻挡杂质带MSM型探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于阻挡杂质带MSM型探测器及其制备方法，从上至下依次包括金属受光面电极、钝化层、半导体光吸收层、缓冲层/绝缘层及支撑衬底，所述金属受光面电极下端设置金属‑半导体接触层，所述金属‑半导体接触层被离子掺杂杂质阻挡带包围。所述金属‑半导体接触层形成了肖特基接触，具有一定高度的肖特基势垒；离子掺杂杂质阻挡带进一步增强了肖特基势垒，降低了暗电流，可以有效减小半导体光吸收层的掺杂浓度和光生载流子效率，增大器件光响应。

技术领域

本发明涉及光电探测器领域，具体涉及一种基于阻挡杂质带MSM型探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器的量子效率和响应度取决于电磁波在半导体层中被吸收的程度，垂直型结构的MSM型器件可以通过调节吸收层厚度来提高量子效率和响应带宽，但是受到响应速度的制约，吸收层厚度不能做的太厚，这与高的量子效率和响应度相矛盾。共面型MSM型器件电极在同一平面的距离可调，可以兼顾高的量子效率和响应度，但是暗电流过大是MSM结构器件面临的重大问题。常用的抑制暗电流的方法包括：设计非对称的电极结构和肖特基势垒增强层两个方向，肖特基势垒的增强主要依靠提高金半接触的势垒，阻挡热电子发射和空穴扩散引起的暗电流。常用的方法是在半导体层和金属电极之间引入新的材料层，这种方法需要改动器件的外延结构，对器件的结构参数(如外延层厚度)和电学参数(如耗尽层宽度)等参数都有影响；并且会引入新的界面缺陷，处理不当反而会增大暗电流，因此对工艺的要求比较严格。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的是提供一种基于阻挡杂质带MSM型探测器。

本发明的次要目的是提供一种基于阻挡杂质带MSM型探测器的制备方法，采用该制备方法的MSM型光电探测器构简单、稳定，制造工艺对器件结构的损伤小，避免更多界面缺陷和寄生电容的引入，可控性强，同时降低了MSM型探测器制造的生产成本。

本发明采用如下技术方案：

一种基于阻挡杂质带MSM型探测器，采用共面型MSM结构，从上至下依次包括金属受光面电极、钝化层、半导体光吸收层、缓冲层/绝缘层及支撑衬底，所述金属受光面电极下端形成金属-半导体接触层，所述金属-半导体接触层的下方是在电极区域掺杂离子形成离子掺杂杂质阻挡带。

优选的，金属受光面电极中阳极区域形成N型杂质阻挡带，金属受光面电极中阴极区域形成P型杂质阻挡带。

优选的，所述支撑衬底的厚度为1μm。

优选的，所述钝化层厚度为200nm。

优选的，N型杂质为As离子或P离子，P型杂质为B离子。

优选的，所述半导体光吸收层的厚度为800nm～1μm。

优选的，半导体光吸收层为Si、Ge、GaAs、InP、GaP、GaN及In_xGa_1-xN中的一种以上。

本发明的次要目的采用如下技术方案：

一种基于阻挡杂质带MSM型探测器的制备方法，包括如下步骤：

S1对支撑衬底表面进行清洗，在支撑衬底上生长缓冲层，然后在缓冲层上表面生长500nm-1000nm厚度的单层单晶或多层半导体材料组合的半导体光吸收层；再半导体光吸收层上层生长一层透明的钝化层，在钝化层上涂抹光刻胶，进一步得到电极图案；

S2在露出电极图案区域的半导体层上进行离子掺杂，在电极生长区域下方形成杂质离子扩散区，扩散深度为10-20nm；在掺杂区域蒸镀金属电极层，形成肖特基接触；

S3用有机溶液清洗器件表面，去除多余的金属和光刻胶，之后对器件进行退火处理，得到基于阻挡杂质带MSM型探测器。