[发明专利]台面型铟镓砷探测器芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种台面型铟镓砷探测器芯片及其制备方法，制备方法包括氮化硅钝化膜的生长步骤；所述氮化硅钝化膜的生长步骤包括：在铟镓砷外延片上采用PECVD法生长两叠层的氮化硅钝化膜，其中，底层氮化硅钝化膜包括致密结构的呈压应力的Si₃N₄膜，底层氮化硅钝化膜的厚度范围为100nm～200nm，顶层氮化硅钝化膜包括疏松结构的呈拉应力的SiN_x膜，所述顶层氮化硅钝化膜的厚度范围为200nm～400nm。本发明采用低应力、致密的氮化硅薄膜钝化方式，控制了探测器芯片的翘曲度；而且提升了钝化效果；钝化膜生长过程中未对外延材料的表面和侧面附近造成大的损伤，从而使得探测器的表面和侧面暗电流得到抑制。

技术领域

本发明涉及红外探测器领域，特别涉及一种台面型铟镓砷探测器芯片及其制备方法。

背景技术

短波红外铟镓砷探测器具有高探测率、高量子效率、近室温工作等优异性能，随着铟组分增加时，延伸波长铟镓砷探测器的截止波长可以从1.7μm延伸到2.5μm，在环境监测、光谱学、夜视等方面有着广泛应用价值。

随着短波红外成像技术向高分辨率发展的需求，延伸波长铟镓砷焦平面探测器向大规模、小像元、高灵敏度的方向发展，对于1280×1024元及更大规模的面阵器件，为了保证光敏芯片与读出电路的倒焊连通率，需要开发高性能的大规模、小像元、高深宽比的延伸波长铟镓砷焦平面探测器的制备工艺方法。

目前，在现有的台面型铟镓砷焦平面探测器芯片的制备工艺过程中，氮化硅钝化膜的制备方法主要有感应耦合等离子体化学气相沉淀积法(ICP CVD)和等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)。

其中，ICP CVD设备复杂且成本昂贵。PECVD设备简单成本低，在产业当中被广泛用于淀积介质膜。PECVD工艺中通常以SiH₄和NH₃为反应气体，13.56MHz为射频频率，能制备出较致密的Si₃N₄薄膜，但是由于反应气体都含有大量的H，衬底加热温度又受限制，导致Si₃N₄薄膜中含有较多的H，使得Si₃N₄薄膜中无足够密度的N与In_xAl_1-xAs表面处的In、Al悬挂键结合以发挥好的钝化效果，而且NH₃是腐蚀性的有毒气体，不利于管理，所以采用SiH₄和N₂作反应气体有重要的意义。

然而，反应气体N₂的N≡N键的键能为942kJ/mol，远大于N-H键的键能391.5kJ/mol，采用通用的13.56MHz射频频率产生的等离子场N的密度过小，难以获得致密的Si₃N₄薄膜。

因此，目前亟需研究如何增加等离子体场中电子的能量以得到大量的激发态的N原子，从而获得致密的、低应力的Si₃N₄薄膜，同时不会造成轰击到外延材料上的离子能量过大给材料表面带来大的损伤。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中台面型面阵探测器芯片产业化中存在的工艺缺陷，提供一种台面型铟镓砷探测器芯片及其制备方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种台面型铟镓砷探测器芯片的制备方法，包括氮化硅钝化膜的生长步骤；

所述氮化硅钝化膜的生长步骤包括：