專利名稱：InGaAs低臺面線列或面陣紅外探測器芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及紅外探測器，具體是指P-InP/InGaAs/n-InP (PIN)低臺面線列 或面陣紅外探測器芯片。
背景技術：
目前PIN銦鎵砷探測器主要分為平面型和臺面型兩類。平面型PIN銦鎵砷 探測器大多采用Zn擴散的方法在n-InP/ InGaAs / n-InP的帽層InP實現(xiàn)p型 摻雜。這種方法能夠得到較高探測率的銦鎵砷探測器，但它具有一些不可避免 的缺點擴散工藝復雜、光敏面擴大及Zn擴散會在InP層中造成大量的缺陷， 這些都限制了銦鎵砷探測器性能的提高。臺面型銦鎵砷探測器是將外延材料中 的p-InP/InGaAs刻蝕成一個臺面，帽層p-InP較薄， 一般為0. 1 0. 5 u m， InGaAs 吸收層較厚， 一般為1.5 3"m。這種結構的優(yōu)點是工藝較為簡單，缺點是較厚 吸收層的側(cè)面暴露引入大量的界面態(tài)，這在很大程度上限制了器件探測率的提 高，而且不良的側(cè)面鈍化會使器件的可靠性降低。另外，在P-InP帽層上可靠 地實現(xiàn)歐姆接觸電極引出也是一個難題。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述己有器件結構上存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種 P-InP/InGaAs/n-InP低臺面線列或面陣紅外探測器芯片，通過降低臺面的高度 來解決吸收層側(cè)面暴露的問題，通過優(yōu)化歐姆接觸層來達到與P-InP層的良好 歐姆接觸。
本發(fā)明的P-InP/InGaAs/n-InP低臺面線列或面陣紅外探測器芯片，包括 在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通過刻蝕形成線列或面陣p-InP微臺面。在 p-InP微臺面的局部區(qū)域上置有與p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P電極區(qū)，在 線列或面陣微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層并置于n-InP層上的公共電極區(qū)， 即N電極區(qū)。除P、 N電極區(qū)外，整個外延片上，包括側(cè)面覆蓋有氮化硅鈍化層。 在Au/Zn/Pt/Au/電極區(qū)上置有與讀出電路互連的電極互連區(qū)，該電極互連區(qū)覆 蓋部分微臺面，并從微臺面延伸至平面。 本發(fā)明的優(yōu)點是
1. 相對于傳統(tǒng)的臺面型結構而言，保留的InGaAs層相當于自體鈍化膜， 可使臺面的側(cè)面得到有效保護。
2. 氮化硅鈍化層可有效的起到抗反射和減小InP和InGaAs層表面態(tài)的作 用，可以增加探測器的量子效率和減小暗電流，并可起到鈍化加固作用。
3. P電極采用AuZnPtAu， AuZnPtAu可與P-InP形成很好的歐姆接觸，并且 Pt可以有效的阻止Zn的外擴散，提高器件可靠性。
圖l為外延片的結構示意圖2為銦鎵砷線列探測器的剖面結構示意圖3為圖2的俯視圖4 -圖8為工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明 見圖l，本實施例所用的外延片為用MBE技術在厚度為350 y m的半絕緣InP
襯底l上依次生長厚度為llim的n型InP層2，載流子濃度大于2X 1018cm—3;
厚度為2. 5 u m的In。.53Ga。.47As本征吸收層3;厚度為0. 5 u m的p型InP帽層
4,載流子濃度大于2X1018011—3。
圖2為本實施例的剖面結構示意圖，在外延片上通過刻蝕形成線列p-InP 微臺面4。在p-InP微臺面的局部區(qū)域上置有與p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P 電極區(qū)6，在線列微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層并置于n-InP層上的Cr/Au公 共電極區(qū)7，即N電極區(qū)。除P、 N電極區(qū)6、 7夕卜，整個外延片上覆蓋有氮化硅 鈍化層5，在Au/Zn/Pt/Au/電極區(qū)上置有與讀出電路互連的電極互連層8，該電 極互連層覆蓋部分微臺面，并從微臺面延伸至平面。^[臺面上沒有覆蓋電極互 連層的為探測器的光敏感區(qū)9。
本實施例的芯片制備采用常規(guī)方法，其過程為
1. 依次用三氯甲垸、乙醚、丙酮、乙醇超聲清洗外延片，氮氣吹干；
2. 正膠(厚膠)光刻，光刻后65。C烘干20分鐘;
3. Ar+離子刻蝕除p-InP微臺面以外的p-InP層，離子能量為300eV，束流 為80cm—3，然后利用HCl和H3P04混合液腐蝕剩余的p-InP層，要確保p-InP層 腐蝕干凈，最后形成線列微臺面4，見圖4;
4. 丙酮去光刻膠，去離子水沖洗，氮氣吹干；
5. 刻蝕公共電極孔正膠(厚膠)光刻，光刻后65"C烘干20分鐘；Ar+刻 蝕InGaAs吸收層，然后使用酒石酸溶液和仏02選擇性腐蝕溶液，35'C下濕法化 學腐蝕InGaAs吸收層，去離子水沖洗，氮氣吹干，形成公共電極孔10，見圖5;
6. 丙酮去光刻膠，去離子水沖洗，氮氣吹干；
7. 硫化，在60。C (Mi)2S溶液中，硫化30分鐘，去離子水清洗，氮氣吹干;
8. 采用PECVD法，對裸露的整個外延層表面和側(cè)面，包括公共電極孔的側(cè) 面淀積氮化硅鈍化層，見圖6;
9.腐蝕p、 n電極區(qū)的氮化硅鈍化層正膠(厚膠)光刻，光刻后65'C烘 干20分鐘；首先等離子空氣清洗8分鐘，然后采用HF:NH4F:H20=3:6:9的混合 液，5(TC下腐蝕8秒，見圖7;
10. 生長p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/電極區(qū)6，見圖8;
11. 丙酮去光刻膠，去離子水沖洗，氮氣吹干，進fi^退火處理；
12. 離子束濺射在公共電極孔10內(nèi)生長Cr/Au公共電極層及Cr/Au電極互 連層8，生長前首先用Ar+輔源清洗3分鐘；
13. 浮膠丙酮浮膠，乙醇清洗，氮氣吹干，低臺面線列芯片制備完成，見 圖2。
權利要求
1.一種InGaAs低臺面線列或面陣紅外探測器芯片，包括半絕緣InP襯底，在InP襯底上生長有p-InP/InGaAs/n-InP外延片，其特征在于在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通過刻蝕形成了線列或面陣p-InP微臺面(4)，在p-InP微臺面的局部區(qū)域上置有與p-InP歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P電極區(qū)(6)，在線列或面陣微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層并置于n-InP層上的公共電極區(qū)(7)，即N電極區(qū)，除P、N電極區(qū)外，整個外延片上，包括側(cè)面覆蓋有氮化硅鈍化層(5)，在Au/Zn/Pt/Au/電極區(qū)(6)上置有與讀出電路互連的電極互連區(qū)(8)，該電極互連區(qū)覆蓋部分微臺面，并從微臺面延伸至平面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種InGaAs低臺面線列或面陣紅外探測器芯片，包括在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通過刻蝕形成線列或面陣p-InP微臺面。在p-InP微臺面上置有與其歐姆接觸的Au/Zn/Pt/Au/P電極區(qū)，在線列或面陣微臺面邊上有一刻蝕至n-InP層并置于n-InP層上的公共N電極區(qū)。除P、N電極區(qū)外，整個外延片上，包括側(cè)面覆蓋有氮化硅鈍化層。在P電極區(qū)上置有與讀出電路互連的電極互連區(qū)，該電極互連區(qū)覆蓋部分微臺面，并從微臺面延伸至平面。本發(fā)明的優(yōu)點是保留的InGaAs層可使臺面降低，InGaAs層的側(cè)面得到有效保護。氮化硅鈍化層可有效的起到抗反射和減小InP和InGaAs層表面態(tài)的作用，可以增加探測器的量子效率和減小暗電流。P電極采用AuZnPtAu，可與p-InP形成很好的歐姆接觸，并且Pt可以有效的阻止Zn的外擴散，提高器件可靠性。
文檔編號H01L31/102GK101170144SQ20071004762
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權日2007年10月31日
發(fā)明者劉向陽, 吳家榮, 吳小利, 唐恒敬, 張可鋒, 雪 李, 李永富, 洋 汪, 龔海梅 申請人:中國科學院上海技術物理研究所