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的及其制备方法中，制备方面包括以下步骤：提供一衬底，衬底上依次形成有超晶格复合层和硬掩模层，衬底中形成有沟槽和台面，沟槽和台面贯穿硬掩模层，并均暴露出部分厚度的超晶格复合层；去除硬掩模层；对衬底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；对衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺。本发明专利技术通过形成双层的钝化层(第一钝化层和第二钝化层)以及在形成每个钝化层之前均执行第一次清洁和表面处理工艺，以减少超晶格复合层表面的悬挂键，改变器件的表面态，同时还增加了后续形成第一钝化层的欧姆接触，降低了表面漏电流，从而降低暗电流，提高了器件的性能。能。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，所述衬底上依次形成有超晶格复合层和硬掩模层，所述衬底中还形成有沟槽和台面，所述沟槽和台面均贯穿所述硬掩模层，并均暴露出部分厚度的所述超晶格复合层；
[0007]去除所述硬掩模层；
[0008]对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺；
[0009]在所述超晶格复合层上形成第一钝化层，所述第一钝化层覆盖了所述沟槽和台面；
[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；
[0012]刻蚀所述第一钝化层，并暴露出所述超晶格复合层，以形成开孔；
[0013]在所述开孔中形成金属电极。
[0014]可选的，对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺包括：
[0015]在CVD、PVD或者ALD设备中对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺；
[0016]其中，所述第一次清洁和表面处理工艺在真空的反应腔室中进行，在反应腔室中通入了清洁气体，且所述清洁气体的流量大于10sccm，工艺时间大于400秒。
[0017]进一步的，在所述超晶格复合层上形成第一钝化层包括：
[0018]通过电镀的方式，或者通过镀膜的方式在所述超晶格复合层上形成第一钝化层。
[0019]进一步的，所述第一钝化层的厚度为50nm～500nm，所述第一钝化层为硫单质或者
化合物。
[0020]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：
[0021]在ALD、CVD或PVD设备中对所述衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺；
[0022]其中，所述第二次清洁和表面处理工艺在真空的反应腔室中进行，在反应腔室中通入了氢气，且氢气的流量大于10sccm，工艺时间在6min以上，所述反应腔室的真空度小于100torr。
[0023]进一步的，在所述第一钝化层上形成第二钝化层包括：
[0024]在ALD设备中通过ALD工艺沉积在所述第一钝化层上形成所述第二钝化层；
[0025]在CVD设备中通过CVD工艺沉积在所述第一钝化层上形成所述第二钝化层；或者，
[0026]在PVD设备中通过PVD工艺沉积在所述第一钝化层上形成所述第二钝化层。
[0027]进一步的，在形成开孔之后，在形成金属电极之前包括：
[0028]对所述衬底执行退火工艺；或者，
[0029]对所述衬底的表面执行第三次清洁和表面处理工艺。
[0030]进一步的，对所述衬底执行退火工艺时的退火温度为150℃～350℃。
[0031]另一方面，本专利技术还提供一种制冷红外探测器，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，在所述超晶格复合层的表面形成有第一钝化层，所述沟槽和台面均贯穿了所述第一钝化层，且均暴露部分深度的所述超晶格复合层，所述第一钝化层在所述超晶格复合层表面具有开孔，所述开孔中形成有金属电极。
[0032]可选的，还包括第二钝化层，所述第二钝化层覆盖所述第一钝化层，所述沟槽和台面均贯穿了所述第一钝化层和第二钝化层；所述开孔包括第一开孔和第二开孔，所述第一开孔位于所述沟槽和台面上的衬底表面上，所述第二开孔位于所述沟槽和台面中，第一开孔中形成有第一金属电极，所述第二开孔中形成有第二金属电极。
[0033]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，所述衬底上依次形成有超晶格复合层和硬掩模层，所述衬底中还形成有沟槽和台面，所述沟槽和台面均贯穿所述硬掩模层，并均暴露出部分厚度的所述超晶格复合层；去除所述硬掩模层；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，所述第一钝化层覆盖了所述沟槽和台面；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；刻蚀所述第二钝化层，并暴露出所述超晶格复合层，以形成开孔；在所述开孔中形成金属电极。本专利技术通过形成双层的钝化层(第一钝化层和第二钝化层)以及在形成每个钝化层(第一钝化层和第二钝化层)之前均执行第一次清洁和表面处理工艺，以减少所述超晶格复合层表面的悬挂键，改变器件的表面态，同时还增加了后续形成第一钝化层的欧姆接触，降低了表面漏电流，从而降低暗电流，提高了器件的性能，。
[0034]进一步的，在形成开孔之后，在形成金属电极之前包括：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
[0035]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；
[0036]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；
[0037]图3a-3f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。
[0038]附图标记说明：
[0039]图1a-1g中：
[0040]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；
[0041]图3a-3e中：
[0042]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；130-硬掩模层；141-沟槽；142-台面；
[0043]210-第一钝化层；220-第二钝化层；
[0044]300-开孔；310-第一开孔；320-第二开孔；
[0045]410-第一金属电极；420-第二金属电极。
具体实施方式
[0046]目前的制冷红外探测器的制备方法包括以下步骤：...

【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，所述衬底上依次形成有超晶格复合层和硬掩模层，所述衬底中还形成有沟槽和台面，所述沟槽和台面均贯穿所述硬掩模层，并均暴露出部分厚度的所述超晶格复合层；去除所述硬掩模层；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，所述第一钝化层覆盖了所述沟槽和台面；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；刻蚀所述第二钝化层，并暴露出所述超晶格复合层，以形成开孔；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，对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺包括：在CVD、PVD或者ALD设备中对所述衬底的表面执行第一次清洁和表面处理工艺；其中，所述第一次清洁和表面处理工艺在真空的反应腔室中进行，在反应腔室中通入了清洁气体，且所述清洁气体的流量大于10sccm，工艺时间大于400秒。3.如权利要求2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，或者通过镀膜的方式在所述超晶格复合层上形成第一钝化层。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50nm～500nm，所述第一钝化层为硫单质或者化合物。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺包括：在ALD、CVD或PVD设备中对所述衬底的表面执行第二次清洁和表面处理工艺；其中，所述第二次清...

【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：