隧道补偿超晶格红外探测器制造技术

本发明专利技术公开了隧道补偿超晶格红外探测器，属于半导体光电子领域。原有的隧道补偿多有源区红外探测器改善了传统多量子阱或超晶格结构红外探测器的光电流小，暗电流大的缺点，但制作难度较大，成品率低。在衬底上生长下接触层，然后生长一个或多个基本单元，上接触层，制作台面和电极，基本单元依次为阻挡势垒、超晶格红外吸收区、重掺杂N型区和重掺杂P型区；特征在于采用超晶格结构作为探测器的红外吸收区，降低了对外延结构参数的控制要求；重掺杂N型区和重掺杂P型区形成隧道结，为超晶格提供隧道补偿电流；阻挡势垒厚度为30～50nm，以减小器件的暗电流。本发明专利技术兼具隧道补偿多有源区红外探测器光电流大、暗电流低、响应速度快等优点。

Tunnel compensated Superlattice Infrared Detector

The invention discloses a tunnel compensation Superlattice Infrared detector, belonging to the semiconductor photoelectron field. The original tunneling compensated multi-active infrared detector improves the disadvantages of traditional multi-quantum well or Superlattice Infrared detector, such as small light current and large dark current, but it is difficult to fabricate and low yield. The bottom contact layer is grown on the substrate, and then one or more basic units are grown. The upper contact layer is used to fabricate the mesa and electrode. The basic units are barrier, Superlattice Infrared absorption region, heavily doped N-type region and heavily doped P-type region in turn. Ductile structure parameters control requirements; heavily doped N-type region and heavily doped P-type region to form tunnel junctions to provide tunnel compensation current for the superlattice; barrier thickness of 30-50 nm to reduce the device dark current. The invention has the advantages of large photocurrent, low dark current and fast response speed of the infrared detector with tunnel compensation multiple active regions.

【技术实现步骤摘要】
隧道补偿超晶格红外探测器
本专利技术是一种中长波长红外探测器件，具体涉及一种隧道补偿超晶格有源区红外探测器，属于半导体光电子

技术介绍
传统的中长波多量子阱或超晶格结构红外探测器主要为GaAs/Ga1-xAlxAs材料系统或InxGa1-xAs/GaAs材料系统。其器件结构的实现采用分子束外延(MBE)或金属有机化学汽相淀积(MOCVD或OMVPE)技术外延生长得到。经过标准的半导体工艺过程，得到传统的中长波多量子阱或超晶格结构红外探测器件，其基本结构如图1、2所示(以GaAs/Ga1-xAlxAs材料系统为例)：上金属电极1；上N型GaAs接触层2；多量子阱区或超晶格结构3(由本征型Ga1-xAlxAs材料势垒层7，N型GaAs材料势阱层8交替生长若干周期)；下N型GaAs接触层4；下金属电极5；GaAs衬底6。如为单个或单列器件，衬底一侧磨45度角并抛光做为进光面；如为面阵器件，则多在表面制作光栅。该种探测器存在着如下一些缺点：1、光电流的大小与量子阱的个数无关；2、器件工作时在导带存在补偿复合电流，器件的暗电流大。为了获得大光电流、高响应速度的红外探测器件，利用外延生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道补偿超晶格红外探测器，其特征在于：依次在衬底上生长N型下接触层(4)、生长阻挡层(9)、超晶格吸收区(10)、重掺杂N型区(11)和重掺杂P型区(12)，超晶格吸收区(10)由GaAs/AlGaAs材料按照一定的周期结构生长多对；根据探测器性能的要求重复生长生长阻挡层(9)、超晶格吸收区(10)、重掺杂N型区(11)和重掺杂P型区(12)以提升器件的性能，最后外延上接触层(2)；采用半导体工艺制作台面，并在该台面的上下制作上金属电极(1)和下金属电极(5)；采用超晶格结构代隧道补偿多有源区红外探测器的n+‑GaAs势阱作为红外吸收区，分离隧道结耗尽区和红外吸收区。

【技术特征摘要】
1.隧道补偿超晶格红外探测器，其特征在于：依次在衬底上生长N型下接触层(4)、生长阻挡层(9)、超晶格吸收区(10)、重掺杂N型区(11)和重掺杂P型区(12)，超晶格吸收区(10)由GaAs/AlGaAs材料按照一定的周期结构生长多对；根据探测器性能的要求重复生长生长阻挡层(9)、超晶格吸收区(10)、重掺杂N型区(11)和重掺杂P型区(12)以提升器件的性能，最后外延上接触层(2)；采用半导体工艺制作台面，并在该台面的上下制作上金属电极(1)和下金属电极(5)；采用超晶格结构代隧道补偿多有源区红外探测器的n+-GaAs势阱作为红外吸收区，分离隧道结耗尽区和红外吸收区。2.根据权利要求1所述的隧道补偿超晶格红外探测器，其特征在于：隧道补偿多有源区红外探测器的结构设计导致重掺杂N型GaAs材料一部分是GaAs隧道结N型区，另一部分又是量子阱光吸收区；阱的有效宽度即电子主要存在的区域为阱的设计宽度减去n+-GaAs耗尽层的宽度，对掺杂浓度和厚度的控制影响耗尽层的展宽，也影响了阱的有效宽度，这使得量子阱宽度对掺杂浓度极为敏感。3.根据权利要求1所述的隧道补偿超晶格红外探测器，其特征在于：超晶格红外吸收区由周期排列的本征型AlGaAs势垒层和N型掺杂的GaAs势阱层构成，势垒层的厚度足够薄而形成隧道共振；基于隧道共振效应，补偿电流隧穿势垒至超晶格基态能带，填充受到红外辐射时电子受激跃迁留下的空位。4.根据权利要求1所述的隧道补偿超晶格红外探测器，其特征在于：以隧道结的反向偏压电流补偿超晶格红外吸收区电子受激跃迁留下的空位；N型区(11)和P型区(12)均为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓军，李超慧，徐晨，李建军，孙伟业，韩军，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11