本发明专利技术公开了一种光伏型探测器阵列及其制作方法。该探测器阵列包括n型InSb衬底(1)和钝化层(7)，n型InSb衬底(1)上刻蚀有t×t个台面(2)，t为整数且t≥1；每个台面(2)上部均淀积有阳极(5)，n型InSb衬底(1)边缘上部淀积有“回”字形阴极(6)；所述n型InSb衬底(1)上部和每个台面(2)侧面淀积有保护层(4)，每个台面(2)正下方的n型InSb衬底(1)内设有m个相同的p型锥形掺杂区(3)，每个p型锥形掺杂区(3)均与n型InSb衬底(1)构成pn结，m为大于或等于1的整数。本发明专利技术具有工艺简单、量子效率高、串音低的优点，可用于红外侦查和红外医疗领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光伏探测器件
，特别设及光伏型探测器阵列，可用于 红外侦查、红外制导和红外医疗。 技术背景 红外焦平面探测器阵列是红外系统的核屯、元件，其功能是将红外福射转化成其它 我们能够识别的信号。红外焦平面阵列器件是既具有红外信息获取又具有信息处理功能的 先进的成像传感器。在空间对地观测、光电对抗、机器人视觉、医用和工业热成像、捜索与跟 踪、W及导弹精确制导等军、民领域有重要而广泛的应用，高性能大规模的红外焦平面阵列 已经大量应用于各种重大国家安全项目和重要新型武器系统中。由于其具有不可替代的地 位和作用，世界上的主要工业大国都将红外焦平面阵列器件制备技术列为重点发展的高技 术项目。 红外探测器的工作模式主要有光导型和光伏型两种，而光伏型红外探测器由于 存在内建电场，暗电流较小，所W广泛应用于军事中，其中光伏型In訊红外探测器是目前 研究最多的一种光伏型探测器，该种探测器多数Wpn结为基础，可W构成光伏型焦平面阵 列。近年来，红外焦平面阵列技术已经呈现出规格越来越大、像元中屯、距越来越小、多光谱 探测应用越来越多、新材料不断涌现等的发展趋势。在高级红外应用系统的大力驱动下，红 外探测技术已经从第一代的单元和线阵列，逐渐进入了 W大面阵、小型化和多色化等特点 的第=代红外焦平面探测器的发展阶段。随着航天和军事领域的飞速发展，对中波红外探 测器件的性能要求越来越高，通过改善材料质量来提高探测器性能已远不能满足当前的应 用需求，因此采用器件结构优化设计来提高探测器性能已成为国内外研究热点。 量子效率和串音是衡量光伏型探测器阵列性能的重要参数指标，它们会影响探测 器阵列的探测率，在很大程度上决定着探测器的探测效果。1971年，Vernon L. Lambed等 人提出了一种台面结构的InSb红外探测器阵列，提高了光生载流子的收集效率。为了进一 步提高量子效率、减小串音，1981年，赵文琴首次提出在In訊阵列探测器中采用质子注入 形成的高阻层进行隔离的方法，制备的In訊阵列探测器的串音降低到1. 7?3. 76%，然而 量子效率的改善并不明显，仅为45%，参见In訊质子轰击损伤的隔离效应，赵文琴，半 导体学报，Vol. 2, No. 1，PP. 14-21，1981。2006年，叶振华等人报道了一种带有增透会聚微 镜的红外焦平面探测器，有效地提高了探测器的光电流，可将串音减小到1%，参见专利CN 100433328C。然而，该专利技术是通过从外部引入新型的增透会聚微镜来改善探测器的性能，一 方面，增透会聚微镜的制备较为复杂，另一方面，该专利中在半导体器件结构设计方面并没 有本质的创新。2011年，胡伟达等人报道了一种微透镜列阵In訊红外焦平面阵列的结构， 该结构是通过采用娃微透镜结构增加了光吸收，从而改善了器件性能，通过娃微透镜结构 优化可W使串音降低到4. 2%，参见专利CN102201487B。然而，该专利技术需要在娃衬底上异质 外延In訊材料，该将会导致n型In訊区域中尤其是娃衬底与n型In訊区域界面附近产生 大量位错或缺陷，影响光生载流子的产生，并会俘获大量光生载流子，此外该专利技术还需要制 备娃微透镜，因此该专利技术实现难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种制造工艺简单、串音小、量 子效率高的，W提高光伏型探测器阵列的性能。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种光伏型探测器阵列，该结构自上而下包括： n型In訊衬底和纯化层，n型In訊衬底上刻蚀有tXt个台面，t为整数且t > 1 ;每个台 面上部均淀积有阳极，n型In訊衬底边缘上部淀积有回字形阴极；所述n型In訊衬底 上部和每个台面侧面淀积有保护层，其特征在于：每个台面正下方的n型In訊衬底内均设 有m个相同的P型锥形渗杂区，每个P型锥形渗杂区均与n型In訊衬底构成pn结，m为大 于或等于1的整数。 作为优选，所述的n型In訊衬底刻蚀前的厚度k为4. 4?22 y m，刻蚀后的厚度S 为4?14 y m，渗杂浓度为1X 1〇11畑1-3?1X 10 16畑1-3。 [000引作为优选，所述的每个台面的上、下表面均为正方形，正方形的边长L为5? 52 ym，每个台面的高度H均相同，H等于k减去S，且取值范围为0. 4?8 ym。 作为优选，所述的相邻两个台面的间距为di，最边缘台面与n型In訊衬底边缘之 间的距离为dg，di= dg，且取值范围为1?50 ym。 作为优选，所述的每个台面的下表面与其正下方的m个P型锥形渗杂区的底面相 接。 作为优选，所述的该些P型锥形渗杂区均为相同的四棱锥，每个四棱锥的底面为 长方形，其底面长为L，宽为1，1 = L/m，高h小于或等于n型In訊衬底刻蚀后的厚度S，且 h等于3e0'心1。 为实现上述目的，本专利技术提供的制作光伏型探测器阵列的方法，包括如下过程： 第一步，在n型In訊衬底上第一次制作掩膜，利用该掩膜在n型In訊衬底上刻蚀 制作tXt个台面； 第二步，在n型In訊衬底上部、每个台面上部和每个台面侧面淀积厚度为3? 14 ym的介质层； 第S步，在介质层上第二次制作掩膜，利用该掩膜在每个台面上部的介质层内刻 蚀制作m个相同的锥形凹槽，锥形凹槽的深度小于或等于介质层的厚度； 第四步，对每个锥形凹槽下部的n型In訊材料进行P型杂质离子注入，实现对每 个台面的P型渗杂，并在每个台面下形成m个相同的P型锥形渗杂区，且P型锥形渗杂区的 底面为长方形，长为L，宽为1，1 = L/m，高h小于或等于n型In訊衬底刻蚀后的厚度S，且 h等于3e〇.側1; 第五步，在介质层上第S次制作掩膜，利用该掩膜刻蚀去除n型In訊衬底上部、每 个台面上部和每个台面侧面的介质层； 第六步，在n型In訊衬底上部、每个台面上部和每个台面侧面淀积保护层，即用绝 缘介质材料分别覆盖n型InSb衬底上部、每个台面上部和每个台面侧面的区域； 第走步，在保护层上第四次制作掩膜，利用该掩膜刻蚀去除n型In訊衬底边缘上 部和每个台面上部的保护层； 第八步，在每个台面上和n型In訊衬底边缘上第五次制作掩膜，利用该掩膜在每 个台面上部淀积金属制作阳极，同时在n型In訊衬底边缘上部淀积金属制作回字形阴 极； 第九步，在n型In訊衬底的下部淀积纯化层，即用透红外福射绝缘介质材料覆盖 n型In訊衬底下部的区域，从而完成整个探测器阵列的制作。 本专利技术阵列与传统的光伏型探测器阵列比较具有W下优点： 1、本专利技术由于在每个台面下的n型In訊衬底内均形成了 m个相同的P型锥形渗 杂区，减小了 pn结结区与光生载流子产生区之间的距离，并增大了 pn结的结面积，从而增 强了 pn结结区抽取光生载流子的能力，有效抑制了光生载流子向其它探测单元的运动，因 此大大减小了光伏型探测器阵列的串音，显著提高了量子效率。 2、本专利技术通过在台面下n型In訊衬底内引入锥形渗杂区来改善光伏型探测器阵 列的性能，避免了在传统光伏型探测器阵列制作工艺中光学微透镜制备、异质外延等所带 来的工艺复杂化问题，降低了探测器阵列的制造难度。 仿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光伏型探测器阵列，包括n型InSb衬底(1)和钝化层(7)，n型InSb衬底(1)上刻蚀有t×t个台面(2)，t为整数且t≥1；每个台面(2)上部均淀积有阳极(5)，n型InSb衬底(1)边缘上部淀积有“回”字形阴极(6)；所述n型InSb衬底(1)上部和每个台面(2)侧面淀积有保护层(4)，其特征在于：每个台面(2)正下方的n型InSb衬底(1)内均设有m个相同的p型锥形掺杂区(3)，每个p型锥形掺杂区(3)均与n型InSb衬底(1)构成pn结，m为大于或等于1的整数。
【技术特征摘要】
1. 一种光伏型探测器阵列，包括η型InSb衬底（1)和钝化层（7)，η型InSb衬底（I) 上刻蚀有tXt个台面（2)，t为整数且t彡1 ;每个台面⑵上部均淀积有阳极（5)，η型 InSb衬底（1)边缘上部淀积有回字形阴极（6);所述η型InSb衬底（1)上部和每个台 面（2)侧面淀积有保护层（4)，其特征在于：每个台面（2)正下方的η型InSb衬底（1)内 均设有m个相同的ρ型锥形掺杂区（3)，每个ρ型锥形掺杂区（3)均与η型InSb衬底（1) 构成ρη结，m为大于或等于1的整数。2. 根据权利要求1所述的光伏型探测器阵列，其特征在于η型InSb衬底（1)刻蚀 前的厚度k为4. 4?22μm，刻蚀后的的厚度s为4?14μm，掺杂浓度为IXIO11CnT3? IXIO16Cm3〇3. 根据权利要求1所述的光伏型探测器阵列，其特征在于每个台面（2)的上、下表面均 为正方形，正方形的边长L为5?52μm，每个台面的高度H均相同，H等于k减去s，且取 值范围为〇. 4?8μπι。4. 根据权利要求1所述的光伏型探测器阵列，其特征在于相邻两个台面（2)的间距为 (I1，最边缘台面（2)与η型InSb衬底（1)边缘之间的距离为d2, (I1=d2，且取值范围为1? 50μm〇5. 根据权利要求1所述的光伏型探测器阵列，其特征在于每个台面（2)的下表面与其 正下方的m个ρ型锥形掺杂区（3)的底面相接。6. 根据权利要求1所述的光伏型探测器阵列，其特征在于ρ型锥形掺杂区（3)均为相 同的四棱锥，每个四棱锥的底面为长方形，其底面长为L，宽为1，I=L/m，高h小于或等于 η型InSb衬底（1)刻蚀后的厚度s，且h等于3ea°3dl。7. -种制作光伏型探测器阵列的方法，包括如下过程： 第一步，在η型InSb衬底（1)上第一次制作掩膜，利用该掩膜在η型InSb衬底（1)上 刻蚀制作tXt个台面（2); 第二步，在η型InSb衬底（1)上部、每个台面（2)上部和每个台面（2)侧面淀积厚度 为3?14μm的介质层（8); 第三步，在介质层（8)上第二次制作掩膜，利用该掩膜在每个台面（2)上部的介质层 (8)内刻蚀制作m个相同的锥形凹槽（9)，锥形凹槽的深度小于或等于介质层的厚度； 第四步，对每个锥形凹槽（9)下部...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨翠，马京立，林宏杰，张延涛，马琳，张小雷，孟超，陈晓冬，吕衍秋，司俊杰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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