专利名称：碲铟汞光电探测器及其肖特基结构中介质膜的制备方法
技术领域：
本发明属于半导体光电探测器制造技术领域。
背景技术：
碲铟荥(Hg3In2Te6)光电探测器具有量子效率高、响应时间短、抗辐射能 力强的优点，在光纤通信、红外制导，激光探测等相关领域都有一定的潜在 应用价值。由于碲铟汞的材料特性具有载流子浓度及迁移率均较低的特点， 碲铟荥光电探测器通常采用金属-半导体接触形式的肖特基结构。在构成肖特 基势垒的金属和碲铟汞之间插入适当厚度的绝缘介质膜，可以降低肖特基势 垒，增加量子效率，从而提高器件的响应度。
目前，所有报道资料中所采用的介质膜均为碲铟汞的氧化膜，形成方法 有阳极化及等离子氧化等方法。由于碲铟汞生成的氧化物中氧化铟(ln203) 具有导电性，这就决定了整个氧化膜不可能具有很高的绝缘性能，其器件性 能也相应受到限制。
发明内容
本发明的目的是提出一种碲铟汞光电探测器，以提高碲铟汞光电探测器 肖特基结构的介质膜的绝缘性。
同时，本发明进一步提出碲铟汞光电探测器肖特基结构中介质膜的制备 方法。
本发明的技术方案是采用阳极化的方法，生长一种可用于碲铟汞光电 探测器肖特基结构的介质膜，它是一层硫化物介质膜，介质膜的厚度为5 15nm0
上述碲铟荥光电探测器肖特基结构的介质膜的制备方法，步骤如下
1、 晶片表面处理首先除去碲铟汞晶片表面的损伤层、残留杂质以及自 然氧化层，然后冲洗干净；
2、 配置阳极硫化液将含有结晶水的硫化钠置于可排气的密闭容器内抽 真空，完全除去其中所含的结晶水，然后将粉末状的无水的硫化钠按0. 05M 0. 2M的配比溶解于乙二醇溶剂中；
3、 阳极化电流设定通过测量碲铟汞晶片的直径或采用称重法，计算出 碲铟汞晶片的面积，然后根据0.01 0.2A/cm2的电流密度比例，计算出晶片 进行阳极化所需电流值，并设定在恒流电源中；
4、 阳极化将处理好的、欲进行硫化的碲铟汞晶片浸没在配制好的阳极 化溶液中，将晶片通过探针接在恒流电源的阳极，将一铂片置于阳极化溶液 中并接恒流电源的阴极。接通恒流源电源进行阳极化，生成的硫化物膜厚度 为5 15nm厚，关闭恒流源电源；
5、 清洗从阳极液中取出已生成硫化物膜晶片，用去离子水冲洗干净。 本发明的优点是
1、 与氧化介质膜相比，通过本发明的方法制成的碲铟汞光电探测器肖特 基结构的介质膜不再含有导电物质氧化铟，大大提高了介质膜绝缘性。
2、 通过抽真空的方法去除Na2S.9H20中的结晶水，配制成阳极硫化溶液能 够避免Na2S的分解，去除结晶水彻底，避免了因材料成份偏差而产生的溶液 浓度的偏差，提高了溶液的配比精度，减少了溶液中OH—及02—离子含量，有利 于生长出高质量的碲铟汞硫化介质膜。
图1为碲铟汞光电探测器肖特基结构示意图； 图2为Na2S.9H20抽真空排水示意图3为碲铟汞晶片阳极化示意图，恒流电源的阳极通过探针接在碲铟汞 晶片上，恒流电源的阴极接在铂片上。
图中，各标号，l是金属电极；2是绝缘介质膜；3是保护层；4是碲铟 汞材料；5是Na2S.9H20晶体；6是培养皿；7是密闭真空容器；8是抽气口；
9是阳极化溶液；IO是碲铟汞晶片；ll是铂片；12是探针；13是恒流电源。
具体实施例方式
本发明采取对碲铟汞芯片阳极硫化，在碲铟汞芯片的表面产生一层硫化 物介质膜，带有该介质膜的碲铟汞芯片与金属阳极一起形成肖特基结构。参 见图l， l是与外部信号线相连的金属电极；2是本发明所述的绝缘介质膜；3 是用于防护、固定的保护层；4是碲铟汞芯片。
实施例1:
如图2所示，将50g含Na2S.9H20置于真空镀膜机中抽真空4h后，打开 钟罩，天平称取5.9g的白色粉末状硫化钠(Na2S)，倒入500ml的M0S级乙二 醇瓶中，待其完全溶解后，放置24h。用天平测出碲铟汞晶片重量，按重量/ 密度*厚度计算出晶片的面积，然后以0.2A/cm2的电流密度，在恒流电源上设 定晶片进行阳极化所需电流值。将碲铟汞晶片10用0.2%溴甲醇溶液去除表 面损伤层、残留杂质以及自然氧化层后，用甲醇及去离子水冲洗干净。如图3 所示，将处理好的碲铟汞晶片10浸没在配制好的阳极化溶液9中，利用一探 针12将晶片接在恒流电源的阳极("+ "极)，将一铂片11也置于阳极化溶液中并接恒流电源的阴极("-"极)。接通恒流源电源13，观察晶片表面生成物
的颜色，当晶片表面颜色变为浅蓝色时并关闭恒流源电源。最后清洗取出 晶片，用去离子水冲洗，待去离子水电阻率达到16MQ.cnT'后，将晶片转入器 件制备的后道工序。 实施例2:
如图2所示，将50g含Na2S.9H20置于真空镀膜机中抽真空4h后，打开 钟罩，用天平称取7. 8g的白色粉末状硫化钠(Na2S),倒入500ml的M0S级乙 二醇瓶中，待其完全溶解后，放置24h。用工具显微镜测量出圆型碲铟汞晶片 直径D，按穴D74计算出晶片的面积，然后以0.2A/cm2的电流密度，在恒流电 源上设定晶片进行阳极化所需电流值。将碲铟汞晶片用0. 2%溴甲醇溶液去除 表面损伤层、残留杂质以及自然氧化层后，用甲醇及去离子水冲洗干净。阳 极化如图3所示，将处理好的碲铟汞晶片10浸没在配制好的阳极化溶液9中， 利用一探针12将晶片接在恒流电源的阳极("+ "极)，将一铂片11置于阳极 化溶液中并接恒流电源的阴极("-"极)。接通恒流源电源13，观察晶片表面 生成物的颜色，当晶片表面颜色变为浅蓝色时，关闭恒流源电源。取出晶片， 用去离子水冲洗，待去离子水电阻率达到16Macm—i后，将晶片转入器件制备 的后道工序。
权利要求
1、一种碲铟汞光电探测器，包括带有介质膜的肖特基结构，其特征在于肖特基结构中的介质膜是一层硫化物介质膜。
2、 根据权利要求1所述的碲铟汞光电探测器，其特征在于肖特基结构中的介质膜的厚度是5 15 nm。
3、 一种制备碲铟汞光电探测器肖特基结构中的介质膜的方法，其特征在于，该方法的步骤如下1) 首先除去碲铟汞晶片表面的损伤层、残留杂质以及自然氧化层，然后冲洗干净；2) 将处理好的、欲进行硫化的碲铟汞晶片浸没在配制好的阳极化溶液 中，将晶片接在设定好阳极化电流值的恒流电源的阳极，将一阴极置于阳极 化溶液中并接恒流电源的阴极；3) 接通恒流电源进行阳极化，生成的硫化物膜厚度为5 15nm厚，关 闭恒流源电源；4) 从阳极液中取出已生成硫化物膜的晶片，用去离子水冲洗干净。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的阳极化溶液是将含 有结晶水的硫化钠置于可排气的密闭容器内抽真空，完全除去其中所含的结 晶水，然后将粉末状的无水的硫化钠按0.05M 0.2M的配比溶解于乙二醇溶 剂中配制而成。
5、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的阳极化电流设定步 骤是先通过测量碲铟汞晶片的直径或采用称重法，计算出碲铟汞晶片的面积， 然后根据0.01 0.2A/cni2的电流密度比例，计算出晶片进行阳极化所需电流 值，以设定恒流电源的电流值。
全文摘要
本发明涉及一种碲铟汞光电探测器及其肖特基结构中介质膜的制备方法。制作步骤是1)首先除去碲铟汞晶片表面的损伤层、残留杂质以及自然氧化层，然后冲洗干净；2)将处理好的、欲进行硫化的碲铟汞晶片浸没在配制好的阳极化溶液中，将晶片接在设定好阳极化电流值的恒流电源的阳极，将一阴极置于阳极化溶液中并接恒流电源的阴极；3)接通恒流电源进行阳极化，生成的硫化物膜厚度为5～15nm厚，关闭恒流源电源；4)从阳极液中取出已生成硫化物膜的晶片，用去离子水冲洗干净。采用本发明的介质膜不含有导电物质氧化铟，可以降低肖特基势垒，增加量子效率，提高了器件的响应度。
文档编号H01L31/18GK101436622SQ20081018121
公开日2009年5月20日 申请日期2008年11月13日 优先权日2007年11月14日
发明者孙维国, 亮 张, 岚 赵, 鲁正雄 申请人:中国空空导弹研究院