[发明专利]一种基于InAs的APD结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于InAs的APD结构的制备方法，包括：以InAs衬底为基础，在所述InAs衬底上生长有掺杂的n⁺‑InAs层、有源层、掺杂的p‑InAs层以及掺杂的p⁺‑InAs电极接触层，其中有源层的厚度大于其他各层的厚度；将生长后的材料进行刻蚀，以基于生长后的材料形成台面结构；基于所形成的台面结构的沉积金属层，形成欧姆接触点，完成APD结构的制备。通过本公开的方法所制备的APD器件性能良好，且本公开的方法制备工艺简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于InAs的APD结构的制备方法。

背景技术

雪崩光电二极管(Avalanche photodiode detectors，APD)的内部增益使其在高灵敏度探测方面具有良好优势，被广泛用于通信和主动探测领域。目前已证明适用于制作高性能APD的材料有Si、Ge、GaAs基材料、InP基材料、Hg_1-xCd_xTe和InAs等。定义电离系数比k＝β/α作为评价半导体材料雪崩特性的优值，当k接近1，放大过程不可预计；当k＝0或∞，只有一种载流子被电离，可制成器件噪声不随增益的增加而放大的高性能探测器。碲镉汞独有的单载流子激发的雪崩特性(k＝0或∞)，显著降低了APD的过量噪声因数，更进一步提高了APD的性能，但是碲镉汞材料的外延衬底制备困难、材料成品率低、材料生长均匀性差，导致制作的雪崩二极管成本高。

发明内容

本发明实施例提供一种基于InAs的APD结构的制备方法，从而提出一种成本低工艺简单的制备方法，并且所制备出的器件性能良好。

本公开的实施例提出一种基于InAs的APD结构的制备方法，包括：

以InAs衬底为基础，在所述InAs衬底上生长有掺杂的n⁺-InAs层、有源层、掺杂的p-InAs层以及掺杂的p⁺-InAs电极接触层，其中有源层的厚度大于其他各层的厚度；

将生长后的材料进行刻蚀，以基于生长后的材料形成台面结构；

基于所形成的台面结构的沉积金属层，形成欧姆接触点，完成APD结构的制备。

在一些实施例中，在所述InAs衬底上生长掺杂的n+InAs层包括：

通过分子束外延系统将所述InAs衬底升温，且在升温期间通入保护气，以去除所述InAs衬底表面的氧化物；

基于去除氧化物的所述InAs衬底，降温生长InAs缓冲层；以及

在生长所述InAs缓冲层的过程中，掺杂Si形成n⁺-InAs层；

其中，生长InAs缓冲层的过程中As/In束流比范围2～8，生长的InAs缓冲层厚度满足500nm～2μm，掺杂Si的浓度满足5×10¹⁷cm^-3-5×10¹⁸cm^-3。

在一些实施例中，生长有源层包括：

在生长获得所需的n⁺-InAs层之后，停止掺杂Si；以及

通过所述分子束外延系统控制生长条件，使得n型背景浓度小于1×10¹⁵cm^-3，厚度为2μm～8μm，以获得n-InAs的有源层。

在一些实施例中，生长掺杂的p-InAs层包括：

在n-InAs的有源层的基础上，生长InAs层，并在生长InAs层的过程中，掺杂Be，以生长掺杂的p-InAs层；