[发明专利]红外光探测器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种红外光探测器，包括第一电极、多个第二电极、N型衬底以及依序叠层于N型衬底的第一表面上的N型超晶格吸收层、N型超晶格势垒层和N型超晶格接触层，N型超晶格接触层中形成有多个P型超晶格接触部，多个P型超晶格接触部彼此独立，第一电极设置于N型衬底的与第一表面相对的第二表面上，多个第二电极彼此独立，每个P型超晶格接触部上设置对应的一个第二电极。本发明还公开了如上述的红外光探测器的制作方法。本发明解决了如何将平面结构整合到锑化物二类超晶格异质结红外探测器的问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种红外光探测器及其制作方法。

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。锑化物二类超晶格(包括InAs/GaSb超晶格和InAs/InAsSb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。

目前国内外报道的及实用化的锑化物红外探测器均采用台面结构(参阅图1)，也就是采用刻蚀手段实现探测器单元(图1中M1、M2)间的电学隔离。刻蚀工艺将连接两个探测器单元间极性相同的材料去除(图1中C指出的部分)，从而实现器件的独立工作。但由于锑化物材料体系的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会使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，导致产品良率低下。

与台面结构对应的是平面结构(参阅图2)，其通过扩散或注入工艺形成与主体材料(图2中的N)掺杂极性相反的局部区域(图2中的P)，从而形成pn结的同时，实现了相邻探测器单元间的电学隔离。平面结构探测器通常用宽带材料作为表面盖层，并不暴露窄带隙的吸收层，可以很好的抑制表面漏电。虽然平面结构在HgCdTe、InSb、InGaAs等红外探测器阵列中均有广泛应用，但目前在锑化物超晶格探测器中尚未见文献报道。因为目前成熟的锑化物超晶格探测器都采用了复杂的异质结结构，所以对探测器的组成材料的厚度、掺杂浓度和带阶对齐均有极高的要求。而常规的平面工艺技术很难实现复杂而有效的异质结结构。所以虽然平面结构具有改善探测器的表面漏电以及简化制备工艺等明显的优势，但无法整合到锑化物异质结红外探测器的制备工艺中。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明公开了一种红外光探测器及其制作方法，以解决如何将平面结构整合到锑化物二类超晶格异质结红外探测器的问题。

为了达到上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明的一方面公开了一种红外光探测器，包括第一电极、多个第二电极、N型衬底以及依序叠层于所述N型衬底的第一表面上的N型超晶格吸收层、N型超晶格势垒层和N型超晶格接触层，所述N型超晶格接触层中形成有多个P型超晶格接触部，多个所述P型超晶格接触部彼此独立，所述第一电极设置于所述N型衬底的与所述第一表面相对的第二表面上，多个所述第二电极彼此独立，每个所述P型超晶格接触部上设置对应的一个所述第二电极。

优选地，所述红外光探测器还包括设置在所述N型超晶格接触层上的绝缘层，所述绝缘层中具有多个开口，每个所述P型超晶格接触部正对着一个开口。

优选地，所述N型超晶格接触层包括彼此独立的多个掺杂区，所述掺杂区被进行P型掺杂以形成所述P型超晶格接触部。

优选地，所述掺杂区被进行P型掺杂的方式是以Zn扩散于所述掺杂区内，其中，Zn在所述掺杂区内的扩散速度大于Zn在所述N型超晶格势垒层内的扩散速度，Zn扩散至所述N型超晶格接触层和所述N型超晶格势垒层的接触面。

优选地，所述N型超晶格势垒层、所述N型超晶格接触层和所述N型超晶格吸收层的有效带宽依序递减。