一种制冷红外探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供的一种制冷红外探测器及其制备方法中，制备方面包括以下步骤：提供一衬底，衬底上形成有超晶格复合层；执行第一次清洁和表面处理工艺；在超晶格复合层上形成第一钝化层；在第一钝化层上形成具有开口的硬掩模层，以硬掩模层为掩模，依次刻蚀第一钝化层和超晶格复合层，以形成沟槽和台面，去除硬掩模层；执行第二次清洁和表面处理工艺；在第一钝化层上形成第二钝化层，第二钝化层还覆盖了沟槽和台面；刻蚀第一钝化层和第二钝化层，以形成开孔，并在开孔中形成金属电极。本发明专利技术通过在每次形成钝化层之前均进行了清洁和表面处理工艺，可以降低器件的表面漏电流，提高器件的性能。提高器件的性能。提高器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种制冷红外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及红外线探测器
，特别是涉及一种制冷红外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]在目前制冷红外探测器的研究制造中，暗电流是评价器件性能的重要指标。暗电流越小，表征器件性能越好。
[0003]暗电流主要由器件内部暗电流和表面漏电流组成，目前主要通过钝化来优化表面漏电流，比如SiO2钝化，SI3N4钝化，以及硫化，氢化，PI钝化，ALD钝化等技术来提高。但是，当前主流的钝化技术跟理论值相差较远，而且受到掺杂、器件尺寸、温度、腐蚀速率、钝化技术等因素的影响，现有的钝化工艺制备的器件的长波段的探测率表现的很不稳定，达不到设计要求，而要提高长波段的探测率，必须减小器件的暗电流。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种制冷红外探测器及其制备方法，降低器件的表面漏电流，以提高器件的性能。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种制冷红外探测器的制备方法，包括以下步骤：
[0006]提供一衬底，所述衬底上形成有超晶格复合层；
[0007]对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺；
[0008]在所述超晶格复合层上形成第一钝化层；
[0009]在所述第一钝化层上形成具有开口的硬掩模层，以所述硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述第一钝化层和超晶格复合层，并刻蚀停止在所述超晶格复合层中，以形成沟槽和台面，去除所述硬掩模层；
[0010]对所述衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺；
[0011]在所述第一钝化层上形成第二钝化层，所述第二钝化层还覆盖了所述沟槽和台面；
[0012]刻蚀所述第一钝化层和第二钝化层，以形成开孔，并在所述开孔中形成金属电极。
[0013]可选的，在所述超晶格复合层上形成第一钝化层包括：
[0014]通过电镀的方式、ALD的方式、CVD的方式或者PVD的方式在所述超晶格复合层上生长形成的第一钝化层。
[0015]进一步的，通过电镀生长的第一钝化层的材料包括硫化物；通过ALD生长形成的第一钝化层的材料包括氮化铝、氧化铝、氧化铪；通过PVD或CVD的方式生长形成的第一钝化层的材料包括氧化硅、氮化硅。
[0016]进一步的，所述第一钝化层的厚度为30nm～500nm。
[0017]可选的，在所述第一钝化层上形成具有开口的硬掩模层，以所述硬掩模层为掩模，
依次刻蚀所述第一钝化层和超晶格复合层，并刻蚀停止在所述超晶格复合层中，以形成沟槽和台面，去除所述硬掩模层包括：
[0018]在所述第一钝化层上形成硬掩模层；
[0019]在所述硬掩模层上形成图形化的光刻胶层，并以图形化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述硬掩模层，使得所述硬掩模层具有开口，所述开口用于形成后续的沟槽和台面；
[0020]以图形化的光刻胶层和硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述第一钝化层和超晶格复合层，并刻蚀停止在所述超晶格复合层中，以形成沟槽和台面；
[0021]去除剩余的光刻胶层以及硬掩模层。
[0022]进一步的，对所述衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺包括：
[0023]在真空的反应腔室中，通过氢气对所述衬底的表面进行清洁。
[0024]进一步的，所述第二次清洁和表面处理工艺中，氢气的流量大于10sccm，工艺时间大于200秒。
[0025]进一步的，刻蚀所述第一钝化层和第二钝化层，以形成开孔，并在所述开孔中形成金属电极包括：
[0026]刻蚀所述第一钝化层和第二钝化层，并暴露出所述超晶格复合层，以形成开孔；
[0027]在形成开孔之后，对所述衬底执行退火工艺；或者，对所述衬底的表面执行第三次清洁和表面处理工艺；
[0028]在所述开孔中形成金属电极。
[0029]另一方面，本专利技术还提供一种制冷红外探测器，由上述所述的制备方法制备而成。
[0030]可选的，包括衬底以及形成衬底上的超晶格复合层，所述超晶格复合层中形成有沟槽和台面，所述沟槽和台面均暴露部分深度的所述超晶格复合层，在沟槽外的超晶格复合层上依次形成有第一钝化层和第二钝化层，所述第一钝化层和第二钝化层中具有第一开孔，所述第一开孔中形成有第一金属电极；所述沟槽和台面中覆盖有第二钝化层，所述沟槽和台面中的第二钝化层中具有第二开孔，所述第二开孔中形成有第二金属电极。
[0031]与现有技术相比，本专利技术提供的一种制冷红外探测器及其制备方法中，所述制备方面包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底上形成有超晶格复合层；对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺；在所述超晶格复合层上形成第一钝化层；在所述第一钝化层上形成具有开口的硬掩模层，以所述硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述第一钝化层和超晶格复合层，并刻蚀停止在所述超晶格复合层中，以形成沟槽和台面，去除所述硬掩模层；对所述衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺；在所述第一钝化层上形成第二钝化层，所述第二钝化层还覆盖了所述沟槽和台面；刻蚀所述第一钝化层和第二钝化层，以形成开孔，并在所述开孔中形成金属电极。本专利技术通过在每次形成钝化层之前均进行了清洁和表面处理工艺，使得钝化层在形成时具有良好的附着能力，并且形成第一钝化层和第二钝化层可以降低器件的表面漏电流，提高器件的性能。
[0032]进一步的，在形成开孔之后，对所述衬底执行退火工艺；或者，对所述衬底的表面执行第三次清洁和表面处理工艺，以增加暴露出的所述超晶格复合层的表面附着能力，同时提高器件的表面态，提升欧姆接触。
附图说明
[0033]图1a-1g为一种制冷红外探测器的制备方法的各步骤的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术一实施例的一种制冷红外探测器的制备方法的流程图；
[0035]图3a-3e为本专利技术一实施例的一种制冷红外探测器的制备方法的各步骤的结构示意图。
[0036]附图标记说明：
[0037]图1a-1g中：
[0038]10-衬底；11-超晶格复合层；12-硬掩模层；21-沟槽；22-台面；30-钝化膜层；31-开孔；40-金属电极；
[0039]图3a-3e中：
[0040]1-衬底；100-化合物基底；110-缓冲层；120-超晶格复合层；121-p型重掺杂超晶格结构；122-p型轻掺杂超晶格结构；123-n型轻掺杂超晶格结构；124-n型重掺杂超晶格结构；131-沟槽；132-台面；
[0041]210-第一钝化层；220-第二钝化层；
[0042]300-金属电极；310-第一金属电极；320-第二金属电极。
具体实施方式
[0043]目前的制冷红外探测器的制备方法包括以下步骤：
[0044]如图1a所示，步骤S11：提供一衬底10，所述衬底10上依次形成有超晶格复合层11和硬掩模层12；
[0045]如图1b所示，步骤S12：刻蚀所述硬掩模层12，并暴露出部分所述超晶格复合层11的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制冷红外探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底，所述衬底上形成有超晶格复合层；对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺；在所述超晶格复合层上形成第一钝化层；在所述第一钝化层上形成具有开口的硬掩模层，以所述硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述第一钝化层和超晶格复合层，并刻蚀停止在所述超晶格复合层中，以形成沟槽和台面，去除所述硬掩模层；对所述衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺；在所述第一钝化层上形成第二钝化层，所述第二钝化层还覆盖了所述沟槽和台面；刻蚀所述第一钝化层和第二钝化层，以形成开孔，并在所述开孔中形成金属电极。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述超晶格复合层上形成第一钝化层包括：通过电镀的方式、ALD的方式、CVD的方式或者PVD的方式在所述超晶格复合层上生长形成的第一钝化层。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，通过电镀生长的第一钝化层的材料包括硫化物、氟化物；通过ALD生长形成的第一钝化层的材料包括氮化铝、氧化铝、氧化铪；通过PVD或CVD的方式生长形成的第一钝化层的材料包括氧化硅、氮化硅。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一钝化层的厚度为30nm～500nm。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一钝化层上形成具有开口的硬掩模层，以所述硬掩模层为掩模，依次刻蚀所述第一钝化层和超晶格复合层，并刻蚀停止在所述超晶格复合层中，以形成沟槽和台面，去除所述硬掩模层包括：在所述第一钝化层上形成硬掩模层；在所述硬掩模层上形成图形化的光刻胶层，并以图形化的所述光刻胶层为掩...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天伦，毛剑宏，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：