一种低暗电流铟镓砷探测器及其制备方法技术

本发明专利技术所述的一种低暗电流铟镓砷探测器，包括层叠设置的第二电极、N型InP衬底和本征InP缓冲层，所述InP缓冲层上直接形成有InGaAs光敏层，所述InGaAs光敏层上层叠设置有InP帽层和通过外延方式生长的钝化层，所述InP帽层面积小于或等于所述InGaAs光敏层的面积；所述钝化层中开设有暴露所述InP帽层部分区域的通孔，沿所述通孔内侧壁形成环形第一电极。通过外延方式制备的钝化层，其成膜质量远远高于传统工艺所制备的钝化层，可以大大降低铟镓砷探测器的暗电流，提高灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电探测器
，具体涉及一种低暗电流的铟镓砷探测器及其制备方法。
技术介绍
铟镓砷探测器目前有两种技术路线，平面型器件和台面型器件。平面型器件因为在工艺过程中，铟镓砷吸收区被外延层很好地保护起来，一般具有较低的暗电流，因此应用较广。但是平面型探测器的制作工艺较为复杂，其PN结的形成需要依靠扩散或者离子注入，掺杂浓度的分布质量及界面陡峭程度也远不如直接外延方式生长，影响了探测器的性能。台面型探测器相比起来，制作工艺更加简单，但在工艺过程中需要进行台面刻蚀，暴露出来的铟镓砷吸收区侧壁，需要进行非常好的钝化，才能尽可能地减小暗电流。目前采用的钝化方式包括氮化硅、聚酰亚胺等，虽然能较大幅度地降低暗电流，但是因为成膜方式的限制，制备的器件暗电流依然较大。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的是铟镓砷台面型探测器暗电流过大的问题，从而提供一种低暗电流的铟镓砷探测器及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所述的一种低暗电流铟镓砷探测器，包括层叠设置的第二电极、N型InP衬底和本征InP缓冲层，所述InP缓冲层上直接形成有InGaAs光敏层，所述InGaAs光敏层上层叠设置有InP帽层和通过外延方式生长的钝化层，所述InP帽层面积小于或等于所述InGaAs光敏层的面积；所述钝化层中开设有暴露所述InP帽层部分区域的通孔，沿所述通孔内侧壁形成环形第一电极。优选地，所述钝化层材料的禁带宽度需大于光敏层InGaAs的禁带宽度。优选地，所述钝化层材料为通过外延方式生长的InAlAs。所述钝化层覆盖所述InGaAs光敏层、所述InP帽层和所述InP缓冲层的侧壁。所述InP帽层上还直接设置有至少覆盖所述第二电极中央区域的减反层，用于减少所述InP帽层的反射光线。本专利技术所述的低暗电流铟镓砷探测器的制备方法，包括如下步骤：S1、在N型InP衬底上依次外延生长本征InP缓冲层、本征InGaAs光敏层和P型InP帽层；S2、对InGaAs光敏层、InP帽层和InP缓冲层图案化，形成暴露InP衬底部分区域的台面；S3、形成台面后的外延片，经过清洗后，进行二次外延生长，形成钝化层；S4、在钝化层上形成暴露InP帽层部分区域的通孔，在通孔的内侧壁形成环状的第一电极；S5、在N型InP衬底的背面制备第二电极。步骤S2中，所述钝化层还覆盖所述InGaAs光敏层、所述InP帽层和所述InP缓冲层的侧壁。步骤S4之后还包括直接在所述InP帽层上形成至少覆盖所述第一电极中央区域的减反层的步骤。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：1、本专利技术所述的一种低暗电流铟镓砷探测器，其钝化层采用二次外延的方式进行制备，成膜质量远远高于传统工艺，能够极大地减少暗电流的产生，大幅提升铟镓砷探测器的性能。2、本专利技术所述的一种低暗电流铟镓砷探测器的制备方法，工艺简单，制备成本低，易实现大规模工业生产。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1-4是本专利技术所述的一种低暗电流铟镓砷探测器在制备过程中的结构示意图；图中附图标记表示为：1-N型InP衬底、2-InP缓冲层、3-InGaAs缓冲层、4-InP帽层、5-钝化层、6-第一电极、7-减反层、8-第二电极。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本专利技术的构思充分传达给本领域技术人员，本专利技术将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”或“设置在”另一元件“上”时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。实施例本实施例提供一种低暗电流铟镓砷探测器，如图4所示，包括层叠设置的第二电极（8）、N型InP衬底（1）和本征InP缓冲层（2），所述InP缓冲层上直接形成有InGaAs光敏层（3），所述InGaAs光敏层（3）上层叠设置有InP帽层（4）和通过外延方式生长的钝化层（5），所述InP帽层面积小于或等于所述InGaAs光敏层的面积；所述钝化层中开设有暴露所述InP帽层部分区域的通孔，沿所述通孔内侧壁形成环形第一电极（6）。本实施例中，所述InP衬底（1）优选为N型InP衬底，厚度为350μm，掺杂元素为硫元素，掺杂浓度为2-8×1018cm-3。所述InP缓冲层（2）为本征半导体层，生长过程中不掺杂，厚度为1μm。所述InGaAs光敏层（3）为本征半导体层，本实施例优选为In0.53Ga0.47As，厚度为3μm。所述InP帽层（4）为P型半导体层，本实施例优选为掺杂有锌元素的InP层，掺杂浓度为5×1018cm-3，厚度为1μm。所述钝化层（5）为本征半导体材料，本实施例优选为In0.53Al0.47As，厚度为0.3μm。所述钝化层（5）中开设有暴露所述InP帽层（4）部分区域的通孔，沿所述通孔内侧壁形成环形第一电极（6）。所述InP衬底1的背面，直接形成第二电极（8）。作为本专利技术的可变换实施例，所述InP帽层（4）上还直接设置有至少覆盖所述第二电极（6）中央区域的减反层（7），用于减少所述InP帽层（4）的反射光线，提高光线入射量，从而提高了所述低暗电流铟镓砷探测器的灵敏度。所述低暗电流铟镓砷探测器的制备方法，包括如下步骤：S1、如图1所示，通过外延生长技术在所述N型InP衬底（1）上依次外延生长所述InP缓冲层（2）、所述InGaAs光敏层（3）和所述InP帽层（4）。S2、如图2所示，通过刻蚀工艺对所述InGaAs光敏层（3）、所述InP帽层（4）和所述InP缓冲层（2）进行图案化，形成暴露所述InP衬底（1）部分区域的台面。S3、如图3所示，通过二次外延生长技术，在所述InP衬底（1）表面、所述InP缓冲层（2）侧壁、所述InGaAs光敏层（3）侧壁、所述InP帽层（4）侧壁及表面外延生长一层所述InAlAs钝化层（5）。S4、如图4所述，通过湿法刻蚀工艺，在所述钝化层（5）上形成暴露所述InP帽层（4）部分区域的通孔；通过蒸镀工艺在通孔的内侧壁形成环状的所述第一电极（6）；利用同一蒸镀工艺，在所述InP衬底（1）的背面蒸镀第二电极（7）。作为本专利技术的可变换实施例，步骤S4之后还包括直接在所述InP帽层（4）上形成至少覆盖所述第一电极（6）中央区域的减反层的步骤，均可以实现本专利技术的目的，属于本专利技术的保护范围。作为本专利技术的可变换实施例，上述步骤中所述低暗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低暗电流铟镓砷探测器，其特征在于，包括层叠设置的第二电极（8）、N型InP衬底（1）和本征InP缓冲层（2），所述InP缓冲层（2）上直接形成有InGaAs光敏层（3），所述InGaAs光敏层（3）上层叠设置有InP帽层（4）和通过外延方式生长的钝化层（5），所述InP帽层面积小于或等于所述InGaAs光敏层的面积；所述钝化层（5）中开设有暴露所述InP帽层部分区域的通孔，沿所述通孔内侧壁形成环形第一电极（6）。

【技术特征摘要】
1.一种低暗电流铟镓砷探测器，其特征在于，包括层叠设置的第二电极（8）、N型InP衬底（1）和本征InP缓冲层（2），所述InP缓冲层（2）上直接形成有InGaAs光敏层（3），所述InGaAs光敏层（3）上层叠设置有InP帽层（4）和通过外延方式生长的钝化层（5），所述InP帽层面积小于或等于所述InGaAs光敏层的面积；所述钝化层（5）中开设有暴露所述InP帽层部分区域的通孔，沿所述通孔内侧壁形成环形第一电极（6）。
2.根据权利要求1所述的低暗电流铟镓砷探测器，其特征在于，所述钝化层（5）的禁带宽度需大于所述InGaAs光敏层（3）的禁带宽度。
3.根据权利要求1所述的低暗电流铟镓砷探测器，其特征在于，所述钝化层（5）为InAlAs。
4.根据权利要求1所述的低暗电流铟镓砷探测器，其特征在于，所述钝化层（5）覆盖所述InGaAs光敏层（3）、所述InP帽层（4）和所述InP缓冲层（2）的侧壁。
5.根据权利要求1所述的低暗电流铟镓砷探测器，其特征在于，所述InP帽层（4）上还直接设置有至少覆盖所述第一电极（6）中央区域的减反层（7），用于减少所述In...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡双元，
申请(专利权)人：苏州矩阵光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32