一种II类超晶格光电探测器及其制作方法与流程

本发明涉及红外探测，特别是涉及一种ii类超晶格光电探测器及其制作方法。

背景技术：

1、红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成为电信号的器件。红外探测器主要分为两类：利用红外辐射对物体的热效应制成的热敏型红外探测器和利用半导体的光电效应制成的光电型红外探测器。目前，光电探测器的技术最为成熟。高性能光电型红外探测器主要包括碲镉汞红外探测器、量子阱红外探测器、量子点红外探测器、ii类超晶格(type-iisuperlattice，t2sl)红外探测器等。ii类超晶格材料因为较大的有效质量、抑制俄歇复合、带隙可调且覆盖波长范围大等优点，被视为碲镉汞(hgcdte)红外材料的替代者。其中，无镓(ga)的砷化铟/铟砷锑(inas/inassb)ii类超晶格近年来已成为一种通用的红外光电探测器材料。

2、近年来，高速中波波段红外光电探测器的需求在自由空间光通信和频率梳光谱仪等不同领域快速增长。但是ii类超晶格光电探测器常用的pin结构、nbn结构等无法满足快速探测等需求，并存在暗电流较高、光吸收效率低等缺陷。

3、因此，如何解决ii类超晶格光电探测器响应速度低、暗电流高等问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种ii类超晶格光电探测器及其制作方法，可以缩短器件的光生载流子传输时间，提高器件的响应速度和光吸收效率，降低器件的暗电流，同时具备很高的设计灵活性。其具体方案如下：

2、一种ii类超晶格光电探测器，包括：衬底层，依次位于所述衬底层上的dbr反射层和utc结构；

3、所述utc结构包括层叠设置的底部接触层、漂移层、吸收层、势垒层和顶部接触层。

4、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器中，所述顶部接触层、所述势垒层、所述吸收层和所述漂移层的图形形成所述ii类超晶格光电探测器的第一台面；

5、所述底部接触层和所述dbr反射层的图形形成所述ii类超晶格光电探测器的第二台面；所述第二台面大于所述第一台面。

6、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器中，还包括：

7、位于所述第一台面表面和所述第二台面表面的钝化层。

8、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器中，还包括：

9、位于所述第一台面上表面两侧和所述第二台面上表面两侧且与所述钝化层接触的金属电极层。

10、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器中，还包括：

11、位于所述衬底层和所述dbr反射层之间的缓冲层。

12、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器中，所述底部接触层为n型掺杂底部接触层；

13、所述漂移层为非刻意掺杂漂移层；

14、所述吸收层为多层p型掺杂浓度沿所述顶部接触层指向所述底部接触层的方向依次梯度降低的吸收层；

15、所述势垒层为p型掺杂势垒层；

16、所述顶部接触层为p型掺杂顶部接触层。

17、本发明实施例还提供了一种如本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器的制作方法，包括：

18、在衬底层上形成dbr反射层；

19、在所述dbr反射层上形成utc结构，依次为底部接触层、漂移层、吸收层、势垒层和顶部接触层。

20、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器的制作方法中，还包括：

21、对所述顶部接触层、所述势垒层、所述吸收层和所述漂移层进行构图工艺，形成第一台面；

22、对所述底部接触层和所述dbr反射层进行构图工艺，形成第二台面；所述第二台面大于所述第一台面。

23、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器的制作方法中，还包括：

24、在所述第一台面和所述第二台面的表面沉积一层钝化层材料；

25、对所述钝化层材料进行构图工艺，形成具有扩散窗口的钝化层的图形；

26、在形成有所述扩散窗口的所述第一台面和所述第二台面上形成金属电极层；所述金属电极层位于所述第一台面上表面两侧和所述第二台面上表面两侧且与所述钝化层接触。

27、优选地，在本发明实施例提供的上述ii类超晶格光电探测器的制作方法中，在衬底层上形成dbr反射层，包括：

28、在衬底层上形成缓冲层，并在所述缓冲层上形成dbr反射层。

29、从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种ii类超晶格光电探测器，包括：衬底层，依次位于衬底层上的dbr反射层和utc结构；utc结构包括层叠设置的底部接触层、漂移层、吸收层、势垒层和顶部接触层。

30、本发明提供的上述ii类超晶格光电探测器，设计了utc结构和dbr反射层相结合的结构，在utc结构中，光生载流子在未耗尽的吸收层中被激发，只有电子被注入到漂移层中，缩短了器件的光生载流子传输时间，提高了器件的响应速度；dbr反射层与空气组合形成谐振器结构，可以将穿透吸收层的光反射回吸收层，增加器件的光吸收，并且dbr反射层设计灵活，适用于不同的波段，提高了器件的设计灵活性，在满足足够高的光吸收的情况下，吸收层厚度可以适当减小，从而降低了器件的暗电流，提高了器件的光电性能。

31、此外，本发明还针对ii类超晶格光电探测器提供了相应的制作方法，进一步使得上述ii类超晶格光电探测器更具有实用性，该制作方法具有相应的优点。

技术特征：

1.一种ii类超晶格光电探测器，其特征在于，包括：衬底层，依次位于所述衬底层上的dbr反射层和utc结构；

2.根据权利要求1所述的ii类超晶格光电探测器，其特征在于，所述顶部接触层、所述势垒层、所述吸收层和所述漂移层的图形形成所述ii类超晶格光电探测器的第一台面；

3.根据权利要求2所述的ii类超晶格光电探测器，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的ii类超晶格光电探测器，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的ii类超晶格光电探测器，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的ii类超晶格光电探测器，其特征在于，所述底部接触层为n型掺杂底部接触层；

7.一种如权利要求1至6任一项所述ii类超晶格光电探测器的制作方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的ii类超晶格光电探测器的制作方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的ii类超晶格光电探测器的制作方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求7所述的ii类超晶格光电探测器的制作方法，其特征在于，在衬底层上形成dbr反射层，包括：

技术总结
本申请涉及红外探测技术领域，公开了一种II类超晶格光电探测器及其制作方法，包括：衬底层，依次位于衬底层上的DBR反射层和UTC结构；UTC结构包括层叠设置的底部接触层、漂移层、吸收层、势垒层和顶部接触层。在UTC结构中，光生载流子在未耗尽的吸收层中被激发，只有电子被注入到漂移层中，缩短了器件的光生载流子传输时间，提高了器件的响应速度；DBR反射层与空气组合形成谐振器结构，可以将穿透吸收层的光反射回吸收层，增加器件的光吸收，并且DBR反射层设计灵活，适用于不同的波段，提高了器件的设计灵活性，在满足足够高的光吸收的情况下，吸收层厚度可以适当减小，从而降低了器件的暗电流，提高了器件的光电性能。

技术研发人员：杜雅楠
受保护的技术使用者：山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13