[发明专利]一种平面型铟镓砷焦平面探测器PIN结的制备方法

说明书

本发明涉及一种平面型铟镓砷焦平面探测器PIN结的制备方法，属于半导体制备方法技术领域。所述方法在InGaAs焦平面探测器芯片制备过程中完成，在InGaAs材料上第一次外延生长的N型InP层厚度为10nm～30nm；然后生长沉积一层耐高温介质掩膜层；在掩膜层上进行表面图形化，去除不需要的掩膜层，形成二次外延生长区域并氢化处理，在二次外延区域生长一层掺杂Zn的P型InP层，制备得到PIN结。具有所述PIN结的InGaAs焦平面探测器集合了台面型和平面型InGaAs焦平面探测器的优点，方法简单、串音小、光敏元可控、电流小、均匀性高、探测率高并且对人员所处环境要求低。

技术领域

本发明涉及一种平面型铟镓砷焦平面探测器PIN结的制备方法，属于半导体制备方法技术领域。

背景技术

短波红外铟镓砷(InGaAs)焦平面探测器具有无需在超高真空中工作、量子效率高、可靠性好、可常温工作、制备成本低等优点，同时，其光电响应信号可方便地进行输入、输出以及各种数据处理，具备信号的传递与分享能力，满足夜视装备向数字化、短波以及固态器件方向发展的需求，更符合现代战争信息化、网络化以及智能化的作战需求。

根据探测器的结构类型不同，目前InGaAs焦平面探测器主要分为平面型和台面型两类。对于台面型InGaAs焦平面探测器，需要通过刻蚀进行物理隔离形成相互独立的光敏元，所述结构的InGaAs焦平面探测器具有制备简单、串音低以及光敏面易定义等优点，但刻蚀带来的损伤及台面侧面的暴露会使器件的漏电增加，降低器件的可靠性，在很大程度上限制了器件探测率的提高。对于平面型InGaAs焦平面探测器，具有暗电流小、探测率高以及寿命长等优点，弥补了台面型InGaAs焦平面探测器的不足。目前平面型InGaAs焦平面探测器PIN结的成结工艺主要是在InP衬底上依次生长InGaAs腐蚀停层、N型InP衬底层、InGaAs吸收层、N型InP层，然后采用扩散Zn的方式形成，扩散中主要采用Zn₃P₂作为扩散源，通过加温蒸发，并通入工作气体氮气和还原气体氢气，氢气与Zn₃P₂还原出Zn，Zn₃P₂为剧毒，对扩散工艺的密闭性以及安全性提出了很高的要求。另外，扩散工艺中Zn₃P₂扩散源的均匀性控制、扩散源热蒸发后与载气形成的气流流量与压力设置难于做到精确和重复性控制，从而影响到PIN结的结构和质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种平面型铟镓砷焦平面探测器PIN结的制备方法；所述方法用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical VaporDeposition，MOCVD)的精确控制能力和实时监控手段，通过对一次外延生长以及二次外延生长的结构进行控制，解决P型InP材料的设定区域生长，提高PIN结质量，降低铟镓砷器件暗电流；提高材料生长工艺的可控性。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种平面型铟镓砷焦平面探测器PIN结的制备方法，所述方法在InGaAs焦平面探测器芯片生长过程中完成，步骤如下：

(1)采用MOCVD在铟镓砷(InGaAs)材料上进行第一次外延生长，控制InGaAs吸收层上生长的N型InP层厚度为10nm～30nm；

(2)在第一次外延生长的N型InP层上用等离子体增强化学的气相沉积法(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)生长沉积一层耐高温介质掩膜层；

(3)在掩膜层上采用光刻工艺进行表面图形化，并去除不需要的掩膜层，形成二次外延生长区域；

(4)将步骤(3)中二次外延生长区域中去掉掩膜层的部分进行氢(H)化处理，去除制备过程中器件表面产生的氧化层；