双色红外探测器及其制作方法技术

提供了一种双色红外探测器，其包括衬底、中波通道接触层、中波通道吸收层、中波通道势垒层、中波连接层、长波通道吸收层、长波通道势垒层、长波通道接触层、第一电极以及第二电极；中波通道接触层、中波通道吸收层、中波通道势垒层、中波连接层、长波通道吸收层、长波通道势垒层以及长波通道接触层依序层叠设置于衬底上，第一电极与中波通道接触层接触，第二电极设置于长波通道接触层上。还提供了一种双色红外探测器的制作方法。在本发明专利技术的双色红外探测器及其制作方法中，采用了非对称的结构，即使长波通道吸收层和中波连接层居中，中波通道吸收层和长波通道势垒层居于两侧，每个波段均采用最佳的异质结结构，保证了长波和中波波段的性能最佳。性能最佳。性能最佳。

【技术实现步骤摘要】
双色红外探测器及其制作方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体地讲，涉及一种双色红外探测器及其制作方法。

技术介绍

[0002]红外辐射探测是红外技术的重要组成部分，广泛应用于热成像、卫星遥感、气体监测、光通讯、光谱分析等领域。锑化物(例如InAs/GaSb)二类超晶格红外探测器由于具有均匀性好、俄歇复合率低、波长调节范围大等特点被认为是制备第三代红外探测器最理想的选择之一。目前，锑化物二类超晶格红外探测器业已实现产业化。
[0003]目前在长波探测波段(8～12μm)，成熟的锑化物超晶格器件结构中基本都使用P型InAs/GaSb超晶格作为吸收区，因为P型材料的少子为电子，具有更长的少子寿命和扩散长度，使得器件的量子效率更高、暗电流更低。而在中波波段(3～5μm)，高性能探测器均采用N型吸收区，因为中波波段的材料少子寿命已经足够长，而N型吸收区更容易找到合适的空穴势垒，实现理想的异质结构，达到最佳的器件性能。
[0004]能够同时探测两个红外波段信息的双色探测器具有更大的吸引力。双色探测器可以获得目标的绝对温度，抑制背景干扰，增加探测和识别距离，降低虚警率。双色红外探测器一般采用两个PN结背靠背放在一起的形式，每个PN结对应一个吸收波段。正偏压时一个波段工作，反偏压时另一个波段工作。目前，在已有的采用锑化物超晶格材料的双色探测器中，采用较为容易的对称结构设计，即中波和长波均采用弱P型掺杂的InAs/GaSb超晶格，但是中波的性能不能达到最佳。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种中波和长波的性能均能达到最佳的双色红外探测器及其制作方法。
[0006]根据本专利技术的实施例的一方面提供的双色红外探测器，其包括衬底、中波通道接触层、中波通道吸收层、中波通道势垒层、中波连接层、长波通道吸收层、长波通道势垒层、长波通道接触层、第一电极以及第二电极；其中，所述中波通道接触层、所述中波通道吸收层、所述中波通道势垒层、所述中波连接层、所述长波通道吸收层、所述长波通道势垒层以及所述长波通道接触层依序层叠设置于所述衬底上，所述第一电极与所述中波通道接触层接触，所述第二电极设置于所述长波通道接触层上。
[0007]在上述一方面提供的双色红外探测器的一个示例中，所述中波通道势垒层的有效带宽大于所述中波通道吸收层的有效带宽，且所述中波通道吸收层的价带和所述中波通道势垒层的价带平齐。
[0008]在上述一方面提供的双色红外探测器的一个示例中，所述长波通道势垒层的有效带宽大于所述长波通道吸收层的有效带宽，且所述长波通道吸收层和所述长波通道势垒层的导带平齐。
[0009]在上述一方面提供的双色红外探测器的一个示例中，所述中波连接层与所述长波
通道吸收层的价带平齐。
[0010]在上述一方面提供的双色红外探测器的一个示例中，所述中波通道接触层和/或所述中波通道吸收层和/或所述中波通道势垒层为N型InAs/GaSb超晶格，和/或所述中波连接层和/或所述长波通道吸收层为P型InAs/GaSb超晶格，和/或所述长波通道势垒层和/或所述长波通道接触层为N型InPSb材料或N型InAs/AlSb超晶格。
[0011]在上述一方面提供的双色红外探测器的一个示例中，所述衬底为N型GaSb或InAs材料。
[0012]根据本专利技术的实施例的另一方面提供的双色红外探测器的制作方法，其包括：在衬底上形成顺序层叠的中波通道接触层、中波通道吸收层、中波通道势垒层、中波连接层、长波通道吸收层、长波通道势垒层、和长波通道接触层；形成与所述中波通道接触层接触的第一电极，且在所述长波通道接触层上形成第二电极。
[0013]在上述一方面提供的双色红外探测器的制作方法的一个示例中，所述形成与所述中波通道接触层接触的第一电极的方法具体包括：对所述长波通道接触层、所述长波通道势垒层、所述长波通道吸收层、所述中波连接层、所述中波通道势垒层、和所述中波通道吸收层进行局部刻蚀，以使所述中波通道接触层暴露出；在暴露出的所述中波通道接触层上形成所述第一电极。
[0014]在上述一方面提供的双色红外探测器的制作方法的一个示例中，所述中波通道势垒层的有效带宽大于所述中波通道吸收层的有效带宽，且所述中波通道吸收层的价带和所述中波通道势垒层的价带平齐。
[0015]在上述一方面提供的双色红外探测器的制作方法的一个示例中，所述长波通道势垒层的有效带宽大于所述长波通道吸收层的有效带宽，且所述长波通道吸收层和所述长波通道势垒层的导带平齐。
[0016]在上述一方面提供的双色红外探测器的制作方法的一个示例中，所述中波连接层与所述长波通道吸收层的价带平齐。
[0017]在上述一方面提供的双色红外探测器的制作方法的一个示例中，所述中波通道接触层和/或所述中波通道吸收层和/或所述中波通道势垒层为N型InAs/GaSb超晶格，和/或所述中波连接层和/或所述长波通道吸收层为P型InAs/GaSb超晶格，和/或所述长波通道势垒层和/或所述长波通道接触层为N型InPSb材料或N型InAs/AlSb超晶格。
[0018]在上述一方面提供的双色红外探测器的制作方法的一个示例中，所述衬底为N型GaSb或InAs材料。
[0019]有益效果：在本专利技术的双色红外探测器及其制作方法中，采用了非对称的结构，即使长波通道吸收层和中波连接层居中，中波通道吸收层和长波通道势垒层居于两侧，每个波段均采用最佳的异质结结构，保证了长波和中波波段的性能最佳。
附图说明
[0020]通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
[0021]图1是根据本专利技术的实施例的双色红外探测器的结构示意图；
[0022]图2是根据本专利技术的实施例的双色红外探测器的能带示意图；
[0023]图3是根据本专利技术的实施例的双色红外探测器的制作方法的流程图。
具体实施方式
[0024]以下，将参照附图来详细描述本专利技术的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0025]如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“实施例”、“一个示例”、“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”、“另一实施例”、“另一个示例”、“又一个示例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
[0026]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双色红外探测器，其特征在于，所述双色红外探测器包括衬底(10)、中波通道接触层(20)、中波通道吸收层(30)、中波通道势垒层(40)、中波连接层(50)、长波通道吸收层(60)、长波通道势垒层(70)、长波通道接触层(80)、第一电极(90)以及第二电极(100)；其中，所述中波通道接触层(20)、所述中波通道吸收层(30)、所述中波通道势垒层(40)、所述中波连接层(50)、所述长波通道吸收层(60)、所述长波通道势垒层(70)以及所述长波通道接触层(80)依序层叠设置于所述衬底(10)上，所述第一电极(90)与所述中波通道接触层(20)接触，所述第二电极(100)设置于所述长波通道接触层(80)上。2.根据权利要求1所述的双色红外探测器，其特征在于，所述中波通道势垒层(40)的有效带宽大于所述中波通道吸收层(30)的有效带宽，且所述中波通道吸收层(30)的价带和所述中波通道势垒层(40)的价带平齐。3.根据权利要求2所述的双色红外探测器，其特征在于，所述长波通道势垒层(70)的有效带宽大于所述长波通道吸收层(60)的有效带宽，且所述长波通道吸收层(60)和所述长波通道势垒层(70)的导带平齐。4.根据权利要求3所述的双色红外探测器，其特征在于，所述中波连接层(50)与所述长波通道吸收层(60)的价带平齐。5.根据权利要求1至4任一项所述的双色红外探测器，其特征在于，所述中波通道接触层(20)和/或所述中波通道吸收层(30)和/或所述中波通道势垒层(40)为N型InAs/GaSb超晶格，和/或所述中波连接层(50)和/或所述长波通道吸收层(60)为P型InAs/GaSb超晶格，和/或所述长波通道势垒层(70)和/或所述长波通道接触层(80...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，
申请(专利权)人：苏州晶歌半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：