红外探测器及其制备方法技术

本公开提供了一种红外探测器及其制备方法，制备方法包括：S1，提供衬底，在衬底上生长形成外延层；S2，对外延层通过干法刻蚀工艺进行刻蚀形成探测器台面；S3，根据步骤S2所得结构，对探测器台面的表面腐蚀处理；S4，对腐蚀处理后的探测器台面的表面硫化处理以在探测器台面的表面形成第一钝化层，然后在硫化处理后的探测器台面的表面上沉积介质膜形成第二钝化层；S5，在第一钝化层和第二钝化层上开口以露出探测器台面的表面，在探测器台面的表面上形成第一电极和第二电极；S6，提供读出电路，将第一电极和第二电极与读出电路连接。本公开能抑制红外探测器台面表面漏电并提升台面的整体钝化效果，从而有效提高红外探测器的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
红外探测器及其制备方法
本公开涉及半导体
，尤其涉及一种红外探测器及其制备方法。
技术介绍
红外探测器可以广泛应用在航空航天、红外制导与预警、遥感探测、环境保护、生物医学等领域。高性能红外探测器正在朝着更大面阵规模、更小像元尺寸、更高工作温度、多色化应用的方向发展。其中基于InAs/GaSb二类超晶格的锑化物红外光电探测器具有响应速度快、暗电流小、量子效率高等特点，对弹道导弹防御、红外追踪及制导等空间红外系统具有关键作用。目前，国内外大量机构都投入大量资源在该领域的研究中，并取得了很大的进展。InAs/GaSb二类超晶格红外探测器芯片通常采用台面型器件结构，该结构主要存在如下问题：台面干法刻蚀过程中会存在侧壁刻蚀损伤，产生大量表面态，造成侧壁漏电流，导致红外探测器可靠性和稳定性差。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的缺陷，本公开的目的在于提供一种红外探测器及其制备方法，通过采用腐蚀处理和复合钝化层结构能够抑制红外探测器台面表面漏电并提升台面的整体钝化效果，从而有效提高红外探测器的可靠性和稳定性。为了实现上述目的，一方面，本公开提供了一种红外探测器的制备方法，所述制备方法包括：S1，提供衬底，在所述衬底上生长形成外延层；S2，对所述外延层通过干法刻蚀工艺进行刻蚀以形成探测器台面；S3，根据步骤S2所得到的结构，对所述探测器台面的表面进行腐蚀处理；S4，对腐蚀处理后的所述探测器台面的表面进行硫化处理以在所述探测器台面的表面形成第一钝化层，然后在硫化处理后的所述探测器台面的表面上沉积介质膜形成第二钝化层；S5，在所述第一钝化层和所述第二钝化层上开口以露出所述探测器台面的表面，在所述探测器台面的表面上形成第一电极和第二电极；S6，提供读出电路，将所述第一电极和所述第二电极与所述读出电路连接。在一实施例中，所述探测器台面的表面包括台面顶面、台面侧面和台面底面。步骤S5的具体方法为：对覆盖所述台面底面的所述第一钝化层和所述第二钝化层进行刻蚀以留出第一电极开口，对覆盖所述台面顶面的所述第一钝化层和所述第二钝化层进行刻蚀以留出第二电极开口；通过金属沉积工艺在所述探测器台面的表面上形成所述第一电极，所述第一电极包括第一部分、第二部分和第三部分，使所述第一部分的至少部分形成于所述第一电极开口中，使所述第二部分连接于所述第一部分且延伸形成于覆盖所述台面侧面的所述第二钝化层上，并且使所述第三部分连接于所述第二部分且延伸形成于覆盖所述台面顶面的所述第二钝化层上；并且通过金属沉积工艺在所述第二电极开口中形成所述第二电极。在一实施例中，步骤S6的具体方法为：将所述第一电极的所述第三部分和所述第二电极与所述读出电路连接。在一实施例中，所述外延层包括在所述衬底上依次生长形成的第一超晶格接触层、超晶格吸收层和第二超晶格接触层。在一实施例中，步骤S3的具体方法为：将经步骤S2所得到的结构放入磷酸柠檬酸水溶液进行腐蚀处理，设定腐蚀温度小于50℃，腐蚀时间不超过5min。在一实施例中，步骤S4的具体方法为：将经腐蚀处理后的步骤S2所得到的结构放入硫化钠/乙二醇溶液中进行硫化处理以形成第一钝化层，然后将硫化处理后的所述结构低温沉积氧化硅或氮化硅介质膜形成第二钝化层，沉积形成所述第二钝化层的沉积温度小于250℃。在一实施例中，所述第一超晶格接触层为N型超晶格接触层，所述第二超晶格接触层为P型超晶格接触层；在所述第一超晶格接触层上形成所述第一电极，在所述第二超晶格接触层上形成所述第二电极。为了实现上述目的，另一方面，本公开提供了一种红外探测器，其使用前述的红外探测器的制备方法制备，所述红外探测器包括衬底、外延层、第一钝化层、第二钝化层、第一电极、第二电极以及读出电路。所述外延层设置于所述衬底上，所述外延层配置为被刻蚀形成探测器台面；所述第一钝化层设置于所述探测器台面的表面上；所述第二钝化层设置于所述第一钝化层上；所述第一电极和所述第二电极设置于所述探测器台面的表面上，且所述第一电极和所述第二电极与所述读出电路连接。在一实施例中，所述探测器台面的表面包括台面顶面、台面侧面和台面底面。覆盖所述台面底面的所述第一钝化层和所述第二钝化层上开设有第一电极开口，覆盖所述台面顶面的所述第一钝化层和所述第二钝化层上开设有第二电极开口；所述第一电极包括第一部分、第二部分和第三部分；所述第一部分的至少部分位于所述第一电极开口中，所述第二部分连接于所述第一部分且延伸形成于覆盖所述台面侧面的所述第二钝化层上，所述第三部分连接于所述第二部分且延伸形成于覆盖所述台面顶面的所述第二钝化层上，且所述第三部分与所述读出电路连接；所述第二电极位于所述第二电极开口中。在一实施例中，所述第一钝化层为硫化物钝化层，所述第二钝化层为氧化硅钝化层或氮化硅钝化层。本公开的有益效果如下：一方面，在根据本公开的红外探测器的制备方法中，在对外延层通过干法刻蚀工艺进行刻蚀以形成探测器台面后，对探测器台面的表面依次进行腐蚀处理、进行硫化处理以形成第一钝化层以及进行在第一钝化层上形成第二钝化层的处理，通过采用腐蚀处理去除因干法刻蚀探测器台面导致的表面损伤和氧化物杂质，抑制器件台面表面漏电，然后通过第一钝化层和第二钝化层构成复合钝化层结构实现探测器台面的稳定钝化，提升红外探测器的钝化质量，有效抑制探测器台面的表面的漏电流，因此通过采用腐蚀处理和复合钝化层结构能够抑制红外探测器台面表面漏电并提升台面的整体钝化效果，从而有效提高红外探测器的可靠性和稳定性。另一方面，在根据本公开的红外探测器中，在探测器台面的表面上依次设置第一钝化层和第二钝化层，通过第一钝化层和第二钝化层构成复合钝化层结构实现探测器台面的稳定钝化，提升红外探测器的钝化质量，有效抑制探测器台面的表面的漏电流，因此通过复合钝化层结构能够抑制红外探测器台面表面的漏电流并提升台面的整体钝化效果，从而有效提高红外探测器的可靠性和稳定性。附图说明图1为根据本公开的红外探测器的剖面示意图。图2A至图2F为根据本公开的红外探测器的制备方法制得红外探测器的流程示意图。其中，附图标记说明如下：1衬底52第二部分2外延层53第三部分21第一超晶格接触层6第二电极22超晶格吸收层7读出电路23第二超晶格接触层M探测器台面3第一钝化层M1台面顶面4第二钝化层M2台面侧面5第一电极M3台面底面51第一部分P1第一电极开口P2第二电极开口具体实施方式附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/nS1，提供衬底(1)，在所述衬底(1)上生长形成外延层(2)；/nS2，对所述外延层(2)通过干法刻蚀工艺进行刻蚀以形成探测器台面(M)；/nS3，根据步骤S2所得到的结构，对所述探测器台面(M)的表面进行腐蚀处理；/nS4，对腐蚀处理后的所述探测器台面(M)的表面进行硫化处理以在所述探测器台面(M)的表面形成第一钝化层(3)，然后在硫化处理后的所述探测器台面(M)的表面上沉积介质膜形成第二钝化层(4)；/nS5，在所述第一钝化层(3)和所述第二钝化层(4)上开口以露出所述探测器台面(M)的表面，在所述探测器台面(M)的表面上形成第一电极(5)和第二电极(6)；/nS6，提供读出电路(7)，将所述第一电极(5)和所述第二电极(6)与所述读出电路(7)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1，提供衬底(1)，在所述衬底(1)上生长形成外延层(2)；
S2，对所述外延层(2)通过干法刻蚀工艺进行刻蚀以形成探测器台面(M)；
S3，根据步骤S2所得到的结构，对所述探测器台面(M)的表面进行腐蚀处理；
S4，对腐蚀处理后的所述探测器台面(M)的表面进行硫化处理以在所述探测器台面(M)的表面形成第一钝化层(3)，然后在硫化处理后的所述探测器台面(M)的表面上沉积介质膜形成第二钝化层(4)；
S5，在所述第一钝化层(3)和所述第二钝化层(4)上开口以露出所述探测器台面(M)的表面，在所述探测器台面(M)的表面上形成第一电极(5)和第二电极(6)；
S6，提供读出电路(7)，将所述第一电极(5)和所述第二电极(6)与所述读出电路(7)连接。


2.根据权利要求1所述的红外探测器的制备方法，其特征在于，所述探测器台面(M)的表面包括台面顶面(M1)、台面侧面(M2)和台面底面(M3)，步骤S5的具体方法为：
对覆盖所述台面底面(M3)的所述第一钝化层(3)和所述第二钝化层(4)进行刻蚀以留出第一电极开口(P1)，对覆盖所述台面顶面(M1)的所述第一钝化层(3)和所述第二钝化层(4)进行刻蚀以留出第二电极开口(P2)；
通过金属沉积工艺在所述探测器台面(M)的表面上形成所述第一电极(5)，所述第一电极(5)包括第一部分(51)、第二部分(52)和第三部分(53)，使所述第一部分(51)的至少部分形成于所述第一电极开口(P1)中，使所述第二部分(52)连接于所述第一部分(51)且延伸形成于覆盖所述台面侧面(M2)的所述第二钝化层(4)上，并且使所述第三部分(53)连接于所述第二部分(52)且延伸形成于覆盖所述台面顶面(M1)的所述第二钝化层(4)上；并且通过金属沉积工艺在所述第二电极开口(P2)中形成所述第二电极(6)。


3.根据权利要求2所述的红外探测器的制备方法，其特征在于，步骤S6的具体方法为：将所述第一电极(5)的所述第三部分(53)和所述第二电极(6)与所述读出电路(7)连接。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的红外探测器的制备方法，其特征在于，所述外延层(2)包括在所述衬底(1)上依次生长形成的第一超晶格接触层(21)、超晶格吸收层(22)和第二超晶格接触层(23)。


5.根据权利要求1所述的红外探测器的制备方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：将经步骤S2所得到的结构放入磷酸柠檬酸水溶液进行腐蚀处理，设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志方，杨晓杰，
申请(专利权)人：安徽光智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34