[发明专利]红外探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种红外探测器及其制备方法，所述红外探测器包括衬底、第一电极、多个第二电极及从下而上依次设置于衬底上的吸收层、第一势垒层、第二势垒层，第一电极与衬底连接，第二势垒层包括阵列设置的多个半导体层，多个半导体层与多个第二电极一一对应，每个半导体层与一个第二电极连接。所述制备方法包括：提供一衬底；从下而上依次在衬底上生长形成吸收层、第一势垒层、第二势垒层；刻蚀第二势垒层，以形成阵列设置的多个半导体层；分别在衬底上沉积第一电极、在多个半导体层上沉积多个第二电极。所述红外探测器中只对第二势垒层进行刻蚀，在不破坏吸收层的情况下实现器件的电学隔离，简化了器件工艺、提高了器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种红外探测器及其制备方法。

背景技术

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。相对于碲镉汞红外探测器(HgCdTe)，它的均匀性重复性更好、成本更低、在甚长波段性能更好；相对于量子阱红外探测器(QWIP)，它的量子效率更高、暗电流更小、工艺更简单。

现有的锑化物红外探测器均采用台面结构，也就是采用刻蚀手段实现探测器单元间的电学隔离。通常情况下刻蚀都要穿过探测器吸收层到达下接触层，即深刻蚀。由于锑化物材料体系加工工艺和钝化手段尚不成熟，在台面刻蚀中产生的侧壁损伤、表面氧化以及沾污等因素造成锑化物超晶格探测器表面漏电流较高，器件的暗电流控制较差，尤其是在长波甚长波段。这是目前制约锑化物红外探测器实用化的一个重要因素。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种红外探测器及其制备方法，能够在不破坏吸收层的情况下实现器件的电学隔离，简化了加工工艺、提高了器件的可靠性。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种红外探测器，所述红外探测器包括衬底、第一电极、多个第二电极及从下而上依次设置于所述衬底上的吸收层、第一势垒层、第二势垒层，所述第一电极与所述衬底连接，所述第二势垒层包括阵列设置的多个半导体层，所述多个半导体层与所述多个第二电极一一对应，每个所述半导体层与一个所述第二电极连接。

进一步地，所述第一势垒层的顶部具有阵列设置的多个脊形部，所述多个脊形部与所述多个半导体层一一对应，每个所述脊形部上设置有一个所述半导体层。

进一步地，所述吸收层为n型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述吸收层中InAs层与GaSb层的交替周期为100～2000，和/或所述吸收层的厚度为1～8μm。

进一步地，所述第一势垒层为n型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述第一势垒层中InAs层与GaSb层的交替周期为20～500，和/或所述第一势垒层的厚度为0.1～2μm。

进一步地，所述第一势垒层的有效带宽大于所述吸收层的有效带宽。

进一步地，所述第二势垒层为p型掺杂的InAs/GaSb超晶格，所述第二势垒层中InAs层与GaSb层的交替周期为20～500，和/或所述第二势垒层的厚度为0.1～2μm。

进一步地，所述衬底的材质为GaSb或InAs。

本发明还提供了一种红外探测器的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；

从下而上依次在所述衬底上生长形成吸收层、第一势垒层、第二势垒层；

刻蚀所述第二势垒层，以形成阵列设置的多个半导体层；

分别在所述衬底上沉积第一电极、在所述多个半导体层上沉积多个第二电极，所述多个第二电极与所述多个半导体层一一对应。