[发明专利]一种红外拓展波长光探测器芯片外延片结构

说明书

本发明公开了一种红外拓展波长光探测器芯片外延片结构，属于半导体光电子器件技术领域；本发明包括InP衬底层、InP缓冲层、InGaAs吸收层、InGaAsP过渡层、InP电荷层和InP盖层；本发明主要针对1650‑1700 nm波段气体特征峰的探测，在传统的红外雪崩探测器基础上将无应变InGaAs吸收层设计成应变InGaAs吸收层，使传统红外雪崩探测器的波长响应范围往长波段拓展，且具有内部增益，从而提高气体探测的灵敏度。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，更具体地说，它涉及一种红外拓展波长光探测器芯片外延片结构。

背景技术

环境问题及能源开采问题日趋严重，因此对于这两个问题有效的监测也越来越重要，甲烷是一种能够反映自然环境变化如温室效应的指标性气体，另外在工业领域如地下矿井中含有大量甲烷，对于甲烷的监测能够有效的避免灾情发生。甲烷的红外吸收特征峰处于红外波段（1654nm），通常使用红外拓展波长光探测芯片对此峰位波长的响应可达到检测甲烷含量的目的。传统的红外拓展波长光探测芯片为PIN光电二极管结构，然而这种结构的探测芯片没有内部增益，因此响应度有限，对于低含量的气体信号灵敏度不够。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种红外拓展波长光探测器芯片外延片结构，基于该外延片结构的芯片能够具有内部增益，可提高对于气体探测的灵敏度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种红外拓展波长光探测器芯片外延片结构，包括InP衬底层；

所述InP衬底层顶部设置有InP缓冲层；

所述InP缓冲层顶部设置有应变InGaAs吸收层；

所述应变InGaAs吸收层顶部设置有InGaAsP过渡层；

所述InGaAsP过渡层顶部设置有InP电荷层；

所述InP电荷层顶部设置有InP盖层。

作为本发明进一步的方案，所述InP衬底层为半绝缘或者N型，半绝缘为掺杂铁衬底，n掺杂浓度为大于1x10¹⁸cm^-3，厚度为100-400微米。

作为本发明进一步的方案，所述InP缓冲层，掺杂浓度1x10¹⁷-1x10¹⁸cm^-3，厚度大于0.2微米。

作为本发明进一步的方案，所述应变InGaAs吸收层，掺杂浓度小于1x10¹⁵cm^-3，厚度0.5-5微米，应变小于1000ppm。

作为本发明进一步的方案，所述InGaAsP过渡层，波长由下往上从1.5um到1.1um渐变，掺杂浓度小于1x10¹⁵cm^-3，厚度为0.03-0.09微米。

作为本发明进一步的方案，所述InP电荷层，掺杂浓度大于1x10¹⁷cm^-3，厚度0.1-0.5微米。

作为本发明进一步的方案，所述InP盖层，掺杂浓度小于1x10¹⁶cm^-3，厚度2-5微米。

与现有方案相比，本发明的有益效果：

本发明主要针对1650-1700 nm波段气体特征峰的探测，在传统的红外雪崩探测器基础上将无应变InGaAs吸收层设计成应变InGaAs吸收层，使传统红外雪崩探测器的波长响应范围往长波段拓展，且具有内部增益，从而提高气体探测的灵敏度。

附图说明

图1为本发明一种红外拓展波长光探测器芯片外延片结构的结构示意图。