一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极及其制备方法，包括在衬底上生长依次层叠生长的第二InP层、InGaAs层和第一InP层；依次对第一InP层、InGaAs层和第二InP层进行选择性腐蚀，分别得到第一沟道、第二沟道和第三沟道，从而形成一蒸镀窗口，最后在该蒸镀窗口内蒸镀金属膜，即可将光电探测器底部的N电极通过逐层平滑爬坡引出到光电探测器的顶部，工艺简单便捷、可重复性和稳定性好，具有极强的可操作性且加工成本较低。具有20纳米量级的腐蚀深度控制能力，特别是对需要高精度深度控制的焦平面探测器的N电极制备工艺有极大的改善。同时，彻底杜绝探测器因爬坡帽檐缺口导致的N电极断路的问题。致的N电极断路的问题。致的N电极断路的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电探测器件制造
，具体公开了一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法。

技术介绍

[0002]InGaAs是III—V族直接带隙半导体材料，由它制作的光电探测器具有极低的暗电流和噪声。当In组分为0.53时，InGaAs材料在lnP衬底上可以实现完全晶格匹配，目前利用分子束外延(MBE)、金属有机化学汽相淀积(MOCVD)等材料生长技术可以生长出高质量的外延材料，再通过半导体芯片工艺制备出高质量的器件。InGaAs焦平面光电探测器的主要结构有PIN结构、MSM结构和APD结构，由于PIN探测器制作工艺较简单，已经研制成功多种类型并在光纤传输网中发挥了重要作用,特别是InGaAs焦平面光电探测器在航天遥感、微光夜视、军事侦察等领域有着重要需求。
[0003]InGaAs焦平面光电探测器根据电极划分为共面电极和异面电极，目前，异面电极较为普遍，其制作难度较小，对于共面N电极的制作则难度较大，而电极的异常会直接导致探测器无法工作，所以N电极的形貌与通路至关重要。
[0004]现有的共面N电极的制备通常采用单次掩膜槽加非选择性腐蚀的方法，但这种方法在多层InP/InGaAs的异质结交接处，会因不同材料的侧向
‑
纵向腐蚀反应速率不同在侧面产生帽檐缺口，导致电极无法平滑相连，使得N电极断路，最终造芯片因无法供电而失效；同时，此种制备方法对各层深度难以区别控制，特别是某些特殊的芯片工艺设计中需要对某层腐蚀深度进行高精度、高均匀性的腐蚀的控制时，难度更大。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法，以解决现有技术中制备的共面N电极无法平滑相连致使短路使得芯片无法正常供电以及精度不高、制备难度大的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：提供一衬底，在所述衬底上生长外延片，所述外延片至少包括从下至上依次层叠生长的第二InP层、InGaAs层和第一InP层；
[0008]S3：在所述第一InP层上光刻出第一腐蚀掩膜槽，并通过所述第一腐蚀掩膜槽向下对第一InP层进行选择性腐蚀，得到呈倒梯形结构的第一沟道，所述第一沟道使对应位置的InGaAs层的上表面显露于外；
[0009]S5：在所述InGaAs层上光刻出第二腐蚀掩膜槽，并通过所述第二腐蚀掩膜槽向下对InGaAs层进行选择性腐蚀，得到呈倒梯形的第二沟道，所述第二沟道使对应位置的第二InP层的上表面显露于外；
[0010]S7：在所述第二InP层上光刻出第三腐蚀掩膜槽，并通过所述第三腐蚀掩膜槽向下
对第二InP层进行选择性腐蚀，得到呈倒梯形或倒三角形的第三沟道，所述第一沟道、第二沟道和第三沟道层叠连接形成侧壁呈阶梯式爬坡结构的蒸镀窗口；
[0011]S9：在所述蒸镀窗口的侧壁上蒸镀金属膜，以将位于光电探测器底部的N电极引至顶部，完成共面N电极的制备。
[0012]进一步的，所述步骤S3的具体方法为：
[0013]利用第一光刻板在所述第一InP层的上表面光刻出第一腐蚀掩膜槽，并采用第一选择性腐蚀液对第一InP层进行选择性腐蚀，在所述第一InP层对应所述第一腐蚀掩膜槽的位置处形成截面呈倒梯形结构的第一沟道，所述第一沟道使所述InGaAs层的上表面对应倒梯形结构底部的位置显露于外，并使余下部分的第一InP层相对于第一沟道呈左右对称的两个第一正梯形结构，且所述两个第一正梯形结构与第一沟道相邻一侧的底角具有第一预设角度。
[0014]进一步的，所述步骤S5的具体方法为：
[0015]利用第二光刻板在所述InGaAs层对应位置的上表面以及第一InP层的的上表面光刻出第二腐蚀掩膜槽，并采用第二选择性腐蚀液对InGaAs层进行选择性腐蚀，在所述InGaAs对应所述第二腐蚀掩膜槽的位置处形成截面呈倒梯形结构的第二沟道，所述第二沟道使所述第二InP层的上表面对应倒梯形结构底部的位置显露于外，并使余下部分的InGaAs层相对于所述第二沟道呈左右对称的两个第二正梯形结构，且所述两个第二正梯形结构与第二沟道相邻一侧的底角具有第二预设角度。
[0016]进一步的，所述步骤S7的具体方法为：
[0017]利用第三光刻板在所述第二InP层、InGaAs层对应位置的上表面以及第一InP层的的上表面光刻出第三腐蚀掩膜槽，并采用第三选择性腐蚀液对第二InP层进行选择性腐蚀，在所述第二InP层对应所述第三腐蚀掩膜槽的位置处形成截面呈倒梯形或倒三角形的第三沟道，所述第三沟道使余下的第二InP层对应于所述第三沟道左、右两侧的部分呈左右对称的两个第三正梯形结构，且所述两个第三正梯形结构与第三沟道相邻一侧的底角具有第三预设角度。
[0018]进一步的，所述第一预设角度、第二预设角度和第三预设角度的范围为45
‑
55
°
。
[0019]进一步的，所述第一选择性腐蚀液和第三选择性腐蚀液为盐酸
‑
磷酸系列溶液，所述第二选择性腐蚀液为硫酸
‑
双氧水
‑
水系列溶液。
[0020]进一步的，所述步骤S9的具体方法为：
[0021]利用台阶仪或轮廓仪确定所述蒸镀窗口呈爬坡结构的侧壁的形貌，在所述蒸镀窗口内蒸镀金属膜，使在所述蒸镀窗口的侧壁上形成一呈阶梯式爬坡结构的金属膜，将底部的N电极引至光电探测器的顶部。
[0022]进一步的，在步骤S1和步骤S7之后还包括以下步骤：
[0023]对所述步骤S1和步骤S7得到的外延片放入清洗液中煮沸后进行冲洗、烘烤。
[0024]进一步的，在所述步骤S3和步骤S5之后均包括以下步骤：
[0025]分别对步骤S3和步骤S5得到的外延片进行去胶清洗、冲洗和烘烤。
[0026]进一步的，所述第一腐蚀掩膜槽、第二腐蚀掩膜槽和第三腐蚀掩膜槽均呈矩形，且所述第一腐蚀掩膜槽、第二腐蚀掩膜槽和第三腐蚀掩膜槽沿竖直方向上的截面宽度从上至下依次递减。
[0027]本专利技术通过采用多次腐蚀掩膜槽加选择性腐蚀的方式，分别设计从上至下尺寸逐层减小的腐蚀掩膜槽，并结合每一外延层的材料分别对各层外延层逐层进行选择性腐蚀，形成具有逐层爬坡结构内壁的蒸镀窗口，并在蒸镀窗口内蒸镀金属层，形成逐层爬坡结构的N电极，制备完成的N电极侧壁平滑、爬坡度适中、各异质结之间的爬坡折转处无凹陷，可为光电探测器的N电极供电提供稳定的通路；并且，本专利技术还通过腐蚀达到的预设角度设计腐蚀掩膜槽的宽度和腐蚀深度，不仅能够精确控制腐蚀深度，还可有效防止过度腐蚀。另，本专利技术根据每层外延层的材料选择对应的选择性腐蚀液进行腐蚀，具有腐蚀深度的自动截止功能。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1的一种InGaAs本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供一衬底，在所述衬底上生长外延片，所述外延片至少包括从下至上依次层叠生长的第二InP层、InGaAs层和第一InP层；S3：在所述第一InP层上光刻出第一腐蚀掩膜槽，并通过所述第一腐蚀掩膜槽向下对第一InP层进行选择性腐蚀，得到呈倒梯形结构的第一沟道，所述第一沟道使对应位置的InGaAs层的上表面显露于外；S5：在所述InGaAs层上光刻出第二腐蚀掩膜槽，并通过所述第二腐蚀掩膜槽向下对InGaAs层进行选择性腐蚀，得到呈倒梯形的第二沟道，所述第二沟道使对应位置的第二InP层的上表面显露于外；S7：在所述第二InP层上光刻出第三腐蚀掩膜槽，并通过所述第三腐蚀掩膜槽向下对第二InP层进行选择性腐蚀，得到呈倒梯形或倒三角形的第三沟道，所述第一沟道、第二沟道和第三沟道层叠连接形成侧壁呈阶梯式爬坡结构的蒸镀窗口；S9：在所述蒸镀窗口的侧壁上蒸镀金属膜，以将位于光电探测器底部的N电极引至顶部，完成共面N电极的制备。2.根据权利要求1所述的一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：利用第一光刻板在所述第一InP层的上表面光刻出第一腐蚀掩膜槽，并采用第一选择性腐蚀液对第一InP层进行选择性腐蚀，在所述第一InP层对应所述第一腐蚀掩膜槽的位置处形成截面呈倒梯形结构的第一沟道，所述第一沟道使所述InGaAs层的上表面对应倒梯形结构底部的位置显露于外，并使余下部分的第一InP层相对于第一沟道呈左右对称的两个第一正梯形结构，且所述两个第一正梯形结构与第一沟道相邻一侧的底角具有第一预设角度。3.根据权利要求2所述的一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S5的具体方法为：利用第二光刻板在所述InGaAs层对应位置的上表面以及第一InP层的的上表面光刻出第二腐蚀掩膜槽，并采用第二选择性腐蚀液对InGaAs层进行选择性腐蚀，在所述InGaAs对应所述第二腐蚀掩膜槽的位置处形成截面呈倒梯形结构的第二沟道，所述第二沟道使所述第二InP层的上表面对应倒梯形结构底部的位置显露于外，并使余下部分的InGaAs层相对于所述第二沟道呈左右对称的两个第二正梯形结构，且所述两个第二正梯形结构与第二沟道相邻一侧的底角具有第二预设角度。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昆，张圆圆，吴唯，黄晓峰，柳聪，陈扬，刘逸凡，姚彬彬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：