专利名称：InGaAs低台面线列或面阵红外探测器芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外探测器，具体是指P-InP/InGaAs/n-InP (PIN)低台面线列 或面阵红外探测器芯片。
背景技术：
目前PIN铟镓砷探测器主要分为平面型和台面型两类。平面型PIN铟镓砷 探测器大多采用Zn扩散的方法在n-InP/ InGaAs / n-InP的帽层InP实现p型 掺杂。这种方法能够得到较高探测率的铟镓砷探测器，但它具有一些不可避免 的缺点扩散工艺复杂、光敏面扩大及Zn扩散会在InP层中造成大量的缺陷， 这些都限制了铟镓砷探测器性能的提高。台面型铟镓砷探测器是将外延材料中 的p-InP/InGaAs刻蚀成一个台面，帽层p-InP较薄， 一般为0. 1 0. 5 u m， InGaAs 吸收层较厚， 一般为1.5 3"m。这种结构的优点是工艺较为简单，缺点是较厚 吸收层的侧面暴露引入大量的界面态，这在很大程度上限制了器件探测率的提 高，而且不良的侧面钝化会使器件的可靠性降低。另外，在P-InP帽层上可靠 地实现欧姆接触电极引出也是一个难题。
发明内容
基于上述己有器件结构上存在的问题，本发明的目的是提出一种 P-InP/InGaAs/n-InP低台面线列或面阵红外探测器芯片，通过降低台面的高度 来解决吸收层侧面暴露的问题，通过优化欧姆接触层来达到与P-InP层的良好 欧姆接触。
本发明的P-InP/InGaAs/n-InP低台面线列或面阵红外探测器芯片，包括 在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通过刻蚀形成线列或面阵p-InP微台面。在 p-InP微台面的局部区域上置有与p-InP欧姆接触的Au/Zn/Pt/Au/P电极区，在 线列或面阵微台面边上有一刻蚀至n-InP层并置于n-InP层上的公共电极区， 即N电极区。除P、 N电极区外，整个外延片上，包括侧面覆盖有氮化硅钝化层。 在Au/Zn/Pt/Au/电极区上置有与读出电路互连的电极互连区，该电极互连区覆 盖部分微台面，并从微台面延伸至平面。 本发明的优点是
1. 相对于传统的台面型结构而言，保留的InGaAs层相当于自体钝化膜， 可使台面的侧面得到有效保护。
2. 氮化硅钝化层可有效的起到抗反射和减小InP和InGaAs层表面态的作 用，可以增加探测器的量子效率和减小暗电流，并可起到钝化加固作用。
3. P电极采用AuZnPtAu， AuZnPtAu可与P-InP形成很好的欧姆接触，并且 Pt可以有效的阻止Zn的外扩散，提高器件可靠性。
图l为外延片的结构示意图2为铟镓砷线列探测器的剖面结构示意图3为图2的俯视图4 -图8为工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明 见图l，本实施例所用的外延片为用MBE技术在厚度为350 y m的半绝缘InP
衬底l上依次生长厚度为llim的n型InP层2，载流子浓度大于2X 1018cm—3;
厚度为2. 5 u m的In。.53Ga。.47As本征吸收层3;厚度为0. 5 u m的p型InP帽层
4,载流子浓度大于2X1018011—3。
图2为本实施例的剖面结构示意图，在外延片上通过刻蚀形成线列p-InP 微台面4。在p-InP微台面的局部区域上置有与p-InP欧姆接触的Au/Zn/Pt/Au/P 电极区6，在线列微台面边上有一刻蚀至n-InP层并置于n-InP层上的Cr/Au公 共电极区7，即N电极区。除P、 N电极区6、 7夕卜，整个外延片上覆盖有氮化硅 钝化层5，在Au/Zn/Pt/Au/电极区上置有与读出电路互连的电极互连层8，该电 极互连层覆盖部分微台面，并从微台面延伸至平面。^[台面上没有覆盖电极互 连层的为探测器的光敏感区9。
本实施例的芯片制备采用常规方法，其过程为
1. 依次用三氯甲垸、乙醚、丙酮、乙醇超声清洗外延片，氮气吹干；
2. 正胶(厚胶)光刻，光刻后65。C烘干20分钟;
3. Ar+离子刻蚀除p-InP微台面以外的p-InP层，离子能量为300eV，束流 为80cm—3，然后利用HCl和H3P04混合液腐蚀剩余的p-InP层，要确保p-InP层 腐蚀干净，最后形成线列微台面4，见图4;
4. 丙酮去光刻胶，去离子水冲洗，氮气吹干；
5. 刻蚀公共电极孔正胶(厚胶)光刻，光刻后65"C烘干20分钟；Ar+刻 蚀InGaAs吸收层，然后使用酒石酸溶液和仏02选择性腐蚀溶液，35'C下湿法化 学腐蚀InGaAs吸收层，去离子水冲洗，氮气吹干，形成公共电极孔10，见图5;
6. 丙酮去光刻胶，去离子水冲洗，氮气吹干；
7. 硫化，在60。C (Mi)2S溶液中，硫化30分钟，去离子水清洗，氮气吹干;
8. 采用PECVD法，对裸露的整个外延层表面和侧面，包括公共电极孔的侧 面淀积氮化硅钝化层，见图6;
9.腐蚀p、 n电极区的氮化硅钝化层正胶(厚胶)光刻，光刻后65'C烘 干20分钟；首先等离子空气清洗8分钟，然后采用HF:NH4F:H20=3:6:9的混合 液，5(TC下腐蚀8秒，见图7;
10. 生长p-InP欧姆接触的Au/Zn/Pt/Au/电极区6，见图8;
11. 丙酮去光刻胶，去离子水冲洗，氮气吹干，进fi^退火处理；
12. 离子束溅射在公共电极孔10内生长Cr/Au公共电极层及Cr/Au电极互 连层8，生长前首先用Ar+辅源清洗3分钟；
13. 浮胶丙酮浮胶，乙醇清洗，氮气吹干，低台面线列芯片制备完成，见 图2。
权利要求
1.一种InGaAs低台面线列或面阵红外探测器芯片，包括半绝缘InP衬底，在InP衬底上生长有p-InP/InGaAs/n-InP外延片，其特征在于在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通过刻蚀形成了线列或面阵p-InP微台面(4)，在p-InP微台面的局部区域上置有与p-InP欧姆接触的Au/Zn/Pt/Au/P电极区(6)，在线列或面阵微台面边上有一刻蚀至n-InP层并置于n-InP层上的公共电极区(7)，即N电极区，除P、N电极区外，整个外延片上，包括侧面覆盖有氮化硅钝化层(5)，在Au/Zn/Pt/Au/电极区(6)上置有与读出电路互连的电极互连区(8)，该电极互连区覆盖部分微台面，并从微台面延伸至平面。
全文摘要
本发明公开了一种InGaAs低台面线列或面阵红外探测器芯片，包括在p-InP/InGaAs/n-InP外延片上通过刻蚀形成线列或面阵p-InP微台面。在p-InP微台面上置有与其欧姆接触的Au/Zn/Pt/Au/P电极区，在线列或面阵微台面边上有一刻蚀至n-InP层并置于n-InP层上的公共N电极区。除P、N电极区外，整个外延片上，包括侧面覆盖有氮化硅钝化层。在P电极区上置有与读出电路互连的电极互连区，该电极互连区覆盖部分微台面，并从微台面延伸至平面。本发明的优点是保留的InGaAs层可使台面降低，InGaAs层的侧面得到有效保护。氮化硅钝化层可有效的起到抗反射和减小InP和InGaAs层表面态的作用，可以增加探测器的量子效率和减小暗电流。P电极采用AuZnPtAu，可与p-InP形成很好的欧姆接触，并且Pt可以有效的阻止Zn的外扩散，提高器件可靠性。
文档编号H01L31/102GK101170144SQ20071004762
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者刘向阳, 吴家荣, 吴小利, 唐恒敬, 张可锋, 雪 李, 李永富, 洋 汪, 龚海梅 申请人:中国科学院上海技术物理研究所