一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，属于红外探测器技术领域。所述钝化结构是由氧化铝薄膜、氧化硅薄膜和氮化硅薄膜按顺序组成的复合层状结构，其中氧化铝薄膜直接覆盖在P型掺杂锑化铟晶片表面。所述钝化结构中引入的氧化铝薄膜，能够获得高致密、高覆盖性、高均匀性的钝化界面，实现钝化界面电荷的有效控制；将氧化铝薄膜、氧化硅薄膜以及氮化硅薄膜配合使用，不仅能实现比单层氧化铝薄膜更低的应力以及更好稳定性，而且复合膜引入的固定电荷较少，能使界面固定电荷与界面态形成与表面漏电相关的暗电流得到有效抑制，进而显著提升锑化铟焦平面器件的性能。进而显著提升锑化铟焦平面器件的性能。进而显著提升锑化铟焦平面器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构


[0001]本技术涉及一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，属于红外探测器


技术介绍

[0002]锑化铟焦平面器件具有量子效率高、制造工艺成熟、稳定性好、成本较低等特点，在中波红外探测器中占据了重要地位。红外探测器的暗电流是影响灵敏度的主要因素之一，良好的表面钝化能减小表面复合，改善表面特性，提升界面质量，因此表面钝化结构的优化是实现锑化铟焦平面器件表面漏电流抑制以及器件性能提升的有效方法。
[0003]目前锑化铟较成熟的钝化手段是在其表面制备氧化硅薄膜或/和氮化硅薄膜，但这两类薄膜对高深宽比的台面型探测器难以实现较为均匀的覆盖，而且在薄膜沉积过程中，由于锑化铟表面氧化层容易与沉积气体发生反应而产生多余悬挂键，造成表面界面态密度增大，锑化铟焦平面器件性能受到影响。

技术实现思路

[0004]针对目前采用氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者二者的复合薄膜作为锑化铟焦平面器件表面的钝化结构存在的不足，本技术提供一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，该结构依次由氧化铝薄膜、氧化硅薄膜以及氮化硅薄膜组成，在P型掺杂锑化铟晶片表面与氧化硅薄膜之间增加一层氧化铝薄膜，能够获得高致密、高覆盖性、高均匀性的钝化界面，实现钝化界面电荷的有效控制；另外，将上述三种薄膜按照一定的厚度匹配使用，不仅能实现比单层氧化铝薄膜更低的应力以及更好稳定性，而且复合膜引入的固定电荷较少，能使界面固定电荷与界面态形成与表面漏电相关的暗电流得到有效抑制，进而显著提升锑化铟焦平面器件的性能。
[0005]本技术的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，是由氧化铝薄膜、氧化硅薄膜和氮化硅薄膜按顺序组成的复合层状结构，其中氧化铝薄膜直接覆盖在P型掺杂锑化铟晶片表面，即氧化铝薄膜为最内层、氧化硅薄膜为中间层以及氮化硅薄膜为最外层。
[0007]进一步地，氧化铝薄膜的厚度为20～100nm，氧化硅薄膜的厚度为100～200nm，氮化硅薄膜的厚度为200～400nm。
[0008]进一步地，P型掺杂锑化铟晶片表面在空气中容易氧化形成自然氧化层，这些自然氧化层中In和Sb氧化物的化学性质不稳定，容易导致电荷缺陷的产生，因此在钝化前形成一定厚度的稳定氧化层对提高界面质量至关重要，所以在P型掺杂锑化铟晶片表面设计一层厚度为20～50nm氧化层，可以采用氧等离子体设备对P型掺杂锑化铟晶片表面进行氧化处理，形成所需厚度的氧化层。
[0009]进一步地，氧化铝薄膜为退火态氧化铝薄膜，经过退火处理能够进一步改善氧化铝薄膜与P型掺杂锑化铟晶片表面之间的界面质量。
[0010]进一步地，氧化铝薄膜是采用原子沉积技术制备得到的，氧化铝薄膜均匀性好、厚度精确可控、与P型掺杂锑化铟晶片表面结合好、重复性好。
[0011]进一步地，氧化硅薄膜和氮化硅薄膜是采用ICPCVD(感应耦合等离子体化学气相沉积)工艺或者PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺制备得到的。
[0012]有益效果：
[0013](1)通过在P型掺杂锑化铟晶片与氧化硅薄膜之间增设氧化铝薄膜，一方面氧化铝薄膜基本上不存在电荷，能够达到钝化界面电荷的有效控制，另一方面氧化铝薄膜的高致密、高覆盖性、高均匀性能获得较好的钝化表面，有助于提升锑化铟焦平面器件均匀性。
[0014](2)氧化铝薄膜可以采用常规的原子沉积技术制备，制备的薄膜均匀性好、厚度精确可控、与P型掺杂锑化铟晶片表面结合好、重复性好，而且还容易实现对高深宽比、高密度台面型锑化铟焦平面器件表面的均匀覆盖，有利于提高P型掺杂锑化铟晶片与钝化结构之间的界面质量。另外，采用退火态的氧化铝薄膜，进一步能够改善P型掺杂锑化铟晶片与钝化结构之间的界面质量。
[0015](3)将氧化铝薄膜单独作为钝化结构，存在薄膜应力大、稳定性差等不足，对锑化铟焦平面器件性能提升不够理想。本技术将氧化铝薄膜、氧化硅薄膜以及氮化硅薄膜复合使用，不仅能实现比单层氧化铝薄膜更低的应力以及更好稳定性，而且复合膜引入的固定电荷较少，界面固定电荷与界面态形成与表面漏电相关的暗电流得到有效抑制，进而提升锑化铟焦平面器件的性能。
[0016](4)本技术所述钝化结构的组成简单，而且采用成熟的现有工艺即可制备得到，并且对于降低锑化铟焦平面器件表面缺陷态密度、提高锑化铟焦平面器件界面质量以及降低锑化铟焦平面器件暗电流具有良好的效果，实现了锑化铟焦平面器件性能和稳定性的提升，在红外探测器领域具有良好的应用前景。
附图说明
[0017]图1为实施例1中所述锑化铟焦平面器件表面的钝化结构的结构示意图。
[0018]其中，1
‑
P型掺杂锑化铟晶片，2
‑
P型掺杂区，3
‑
氧化层，4
‑
氧化铝薄膜，5
‑
氧化硅薄膜，6
‑
氮化硅薄膜。
[0019]图2为实施例1中制备的锑化铟焦平面芯片的I
‑
V特性曲线图。
[0020]图3为对比例1中制备的锑化铟焦平面芯片的I
‑
V特性曲线图。
[0021]图4为对比例2中制备的锑化铟焦平面芯片的I
‑
V特性曲线图。
[0022]图5为对比例3中制备的锑化铟焦平面芯片的I
‑
V特性曲线图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步阐述。其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
[0024]实施例1
[0025]一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，是由覆盖在P型掺杂锑化铟晶片1表面的氧化铝薄膜4、氧化硅薄膜5和氮化硅薄膜6按顺序组成的复合层状结构，其中，氧化铝薄膜4为最内层、氧化硅薄膜5为中间层以及氮化硅薄膜6为最外层，如图1所示；
[0026]所述P型掺杂锑化铟晶片1是一个表面含有P型掺杂区2的锑化铟晶片，P型掺杂锑化铟晶片1的厚度为500μm，P型掺杂区2的厚度为0.5～1μm；
[0027]用氧等离子体设备对接近P型掺杂区2的P型掺杂锑化铟晶片1表面进行氧化处理，在P型掺杂锑化铟晶片1表面形成厚度为25nm的氧化层3；其中，反应气体为氧气，通过调控氧等离子体设备的功率、反应时间以及反应压强即可得到所需厚度的氧化层3；
[0028]采用原子层沉积设备在P型掺杂锑化铟晶片1的氧化层3上沉积一层厚度为40nm的氧化铝薄膜4；其中，采用三甲基铝作为铝的前驱体，采用水作为氧的前驱体，通过调控反应温度、反应压强以及反应时间即可得到所需厚度的氧化铝薄膜4；
[0029]采用ICPCVD沉积设备在氧化铝薄膜4上沉积一层厚度为100nm的氧化硅薄膜5；其中，反应气体为氧气、硅烷及氩气，通过调控ICPCVD沉积设备的功率、反应压强以及反应时间即可得到所需厚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，其特征在于：是由氧化铝薄膜、氧化硅薄膜和氮化硅薄膜按顺序组成的复合层状结构，其中氧化铝薄膜为最内层、氧化硅薄膜为中间层以及氮化硅薄膜为最外层。2.根据权利要求1所述的一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，其特征在于：氧化铝薄膜的厚度为20～100nm，氧化硅薄膜的厚度为100～200nm，氮化硅薄膜的厚度为200～400nm。3.根据权利要求1所述的一种锑化铟焦平面器件表面的钝化结构，其特征在于：P型掺杂锑化铟晶片表面有一层厚度为20～50nm氧化层。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖婷婷，宋欣波，朱琴，封晓杰，尚发兰，邓功荣，范明国，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：新型
国别省市：