铟镓砷焦平面探测器的列阵微台面的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铟镓砷焦平面探测器的列阵微台面的制备方法，该方法先用Ａｒ↑［＋］离子干法刻蚀掉Ｐ型ＩｎＰ层，再用湿法化学腐蚀掉ＩｎＧａＡｓ吸收层，这样既可提高光敏面的图形保真度，又可减小ＩｎＧａＡｓ吸收层侧面损伤。并通过硫化处理，去掉表面氧化层，覆盖新的ＺｎＳ／聚酰亚胺双层钝化膜。ＺｎＳ层有效地起到抗反射和减小ＩｎＰ和ＩｎＧａＡｓ层表面态的作用，可以增加探测器的量子效率和减小暗电流，较厚聚酰亚胺层起到钝化加固和抗辐射作用，提高器件的长时间稳定性和可靠性。该工艺适用于均匀性要求高的大线列或面阵台面ＩｎＧａＡｓ焦平面探测器的研制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铟镓砷(InGaAs)焦平面探测器的制备工艺，具体是指InP/InGaAs/InP焦平面探测器的列阵微台面的制备方法，该方法包括列阵微台面的形成及在微台面上生成二层钝化层的方法。
技术介绍
目前InP/InGaAs/InP焦平面探测器的列阵微台面大多采用选择性湿法化学腐蚀，少数采用干法刻蚀。湿法化学腐蚀腐蚀InP层时，一般采用HCl/H2O系和HCl/H3PO4系腐蚀液，腐蚀InGaAs层时，一般采用H2SO4/H2O2/H2O系、H3PO4/H2O2/H2O系和酒石酸/H2O2/H2O系腐蚀液。试验表明腐蚀InP层时，由于采用强酸，对光刻胶有腐蚀作用，容易发生明显钻蚀，会导致腐蚀图案的分辨率降低，而且由于材料生长不均和颗粒玷污等因素，导致InP层腐蚀掉后，在InGaAs表面留下岛状物，表面不均匀，进而影响下一步InGaAs层的腐蚀。而InGaAs层所采用的腐蚀液对光刻胶作用小，并且腐蚀表面光滑，对表面不产生损伤，无明显钻蚀。干法刻蚀的优点是图形转移精度高，各相异性和可控性好；但缺点是干法刻蚀会造成材料晶格损伤，使器件性能降低。微台面形成后，其钝化膜大多为聚酰亚胺、SiO2、SiNx等。虽然SiO2、SiNx无机介质膜与InP和InGaAs接触较好，可有效的减小少子表面复合，但由于生长条件等因素，往往台面表面生长层较厚，侧面生长层较薄，另外还由于腐蚀时，侧表面不光滑，所以侧面生长的钝化膜效果较差，不能有效的减小暗电流，不能保证器件长时间工作稳定性。有机介质膜聚酰亚胺有耐腐蚀、耐抗辐照、耐高温、黏附性好等优点，但钝化效果及抗反射效果差，这种方法钝化的器件对于探测率和响应率要求较高的空间遥感探测器，还相差甚远。
技术实现思路
基于上述已有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种干、湿法相结合的微台面形成及在微台面上生成复合钝化层的方法，以满足空间遥感探测用的器件。本专利技术的制备方法包括以下步骤步骤1在半绝缘InP衬底上依次生长N型InP层，InGaAs吸收层，P型InP层；步骤2掩膜光刻Ar+离子干法刻蚀掉台面以外的P型InP层；步骤3接着用湿法化学腐蚀掉台面以外的InGaAs吸收层，形成列阵微台面；步骤4硫化处理，去掉表面氧化层；步骤5用热蒸发方法在样品的整个表面生长ZnS抗反射钝化层；步骤6用匀胶甩胶法在ZnS抗反射钝化层上生长聚酰亚胺钝化层，构成一个由双层钝化层保护的InP/InGaAs/InP焦平面探测器的列阵微台面。本专利技术结合湿法腐蚀和干法刻蚀的优点，先用Ar+离子干法刻蚀掉P型InP层，再用湿法化学腐蚀掉InGaAs吸收层，这样既可提高光敏面的图形保真度，又可减小InGaAs吸收层侧面损伤。并通过硫化处理，去掉表面氧化层，覆盖了新的ZnS/聚酰亚胺双层钝化膜，ZnS层有效的起到抗反射和减小InP和InGaAs层表面态的作用，可以提高探测器的探测率和减小暗电流，较厚聚酰亚胺层起到钝化加固和抗辐射作用，提高器件的长时间稳定性和可靠性。该工艺适用于均匀性要求高的大线列或面阵台面InGaAs焦平面探测器的研制。附图说明图1为外延材料结构示意图；图2为台面制作及钝化后的结构示意图。具体实施方法下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施办法作进一步的详细说明外延材料的制备用分子束外延技术在厚度为350μm的半绝缘InP衬底1上依次生长厚度为1μm的N型InP层2，载流子浓度大于2×1018cm-3；厚度为2.5μm的In0.53Ga0.47As吸收层3；厚度为0.5μm的P型InP层4，载流子浓度大于2×1018cm-3。微台面及钝化层的具体制备步骤如下1.对上述的外延材料依次用三氯甲烷、乙醚、丙酮、乙醇超声清洗，每次大于2分钟，氮气吹干。2.正胶光刻，光刻后65℃烘干，时间40分钟；3.Ar+刻蚀掉台面以外的P型InP层，离子能量为350eV，束流为80mA时，根据InP层的厚度为0.5μm，刻蚀时间为8分钟，为了确保刻蚀到InGaAs层，可以适当延长刻蚀时间2-5分钟；4.采用选择性腐蚀溶液50％酒石酸溶液∶H2O2＝5∶1(体积比)，湿法化学腐蚀掉台面以外的InGaAs吸收层，在35℃时，腐蚀速率约为0.3μm/min，根据InGaAs层厚度确定腐蚀时间，然后用去离子水冲洗，氮气吹干。5.用丙酮去光刻胶，去离子水冲洗，氮气吹干。6.硫化在60℃的(NH4)2S溶液中，硫化30分钟，去离子水清洗，氮气吹干。7.退火退火温度为300℃，退火时间为5分钟。8.用热蒸发方法，在整个样品表面生长厚度为1630的ZnS抗反射钝化层5。9.用常规的匀胶甩胶法在ZnS抗反射钝化层上生长聚酰亚胺钝化层6样品先在65℃下加热15分钟，再甩聚酰亚胺膜，膜厚度约2μm；在65℃下，干燥60分钟；升温至125℃，预固化30分钟；正胶光刻开电极孔，65℃坚膜30分钟；乙醇去光刻胶；300℃固化1小时，然后降至室温。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铟镓砷焦平面探测器的列阵微台面的制备方法，其特征在于具体步骤如下：步骤Ａ：在半绝缘ＩｎＰ衬底（１）上依次生长Ｎ型ＩｎＰ层（２），ＩｎＧａＡｓ吸收层（３），Ｐ型ＩｎＰ层（４）；步骤Ｂ：掩膜光刻Ａｒ↑［＋］离子干法刻蚀掉台面 以外的Ｐ型ＩｎＰ层（４）；步骤Ｃ：接着用湿法化学腐蚀掉台面以外的ＩｎＧａＡｓ吸收层（３），形成列阵微台面；步骤Ｄ：硫化处理，去掉表面氧化层；步骤Ｅ：用热蒸发方法在样品的整个表面生长ＺｎＳ抗反射钝化层；步骤Ｆ： 用匀胶甩胶法在ＺｎＳ抗反射钝化层上生长聚酰亚胺钝化层，构成一个由双层钝化层保护的ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ焦平面探测器的列阵微台面。

【技术特征摘要】
1.一种铟镓砷焦平面探测器的列阵微台面的制备方法，其特征在于具体步骤如下步骤A在半绝缘InP衬底(1)上依次生长N型InP层(2)，InGaAs吸收层(3)，P型InP层(4)；步骤B掩膜光刻Ar+离子干法刻蚀掉台面以外的P型InP层(4)；步骤C接着用湿法化学腐蚀掉台面以...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕衍秋，韩冰，李萍，庄春泉，吴小利，陈江峰，龚海梅，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]