一种高铟组分制造技术

本发明专利技术公开了一种高铟组分

【技术实现步骤摘要】
一种高铟组分InGaAs材料少子寿命的测试结构和方法


[0001]本专利技术属于半导体光电子材料与测试领域，特别涉及一种高铟组分 InGaAs
材料少子寿命的测试结构和方法
。

技术介绍

[0002]在日常的光线中，除了存在红
、
橙
、
黄等可见光线外，还存在众多的不可见光线，红外线就是其中一种
。
但光线的不可见并不意味着应用的不可见
。
随着近几年疫情，非接触式测温仪成了人们随处可见的战“疫”装备
。
而非接触式测温仪就是红外线应用的典型代表
。
[0003]红外技术是涉及物理
、
材料等基础科学和光学
、
机械
、
微电子和计算机等多学科领域的综合科学技术，红外探测器是能对外界红外光辐射产生响应的光电传感器，是在气象
、
农业
、
工业
、
医学等方面广泛应用的器件
。
通常把通过大气窗口的红外线分为3部分：短波红外，波长范围1～3μ
m
；中波红外，波长范围为3～5μ
m
；长波红外，波长范围为8～
14
μ
m。
这些波段的红外光才能够通过大气进行数据的传输
。
[0004]常见的用于制造短波红外探测器的材料包括
HgCdTe、InGaAs、PbS、 PtSi
等
。III
‑
V
族三元
InGaAs
材料可以覆盖短波红外波段，随着铟组分含量 x
的不同，其光谱响应的截止波长可在
0.87
～
3.5
μ
m
范围内变化
。
当铟组分
x 为
0.53
时，
InGaAs
外延层与
InP
衬底晶格匹配，其截止波长为
1.7
μ
m
，因此也被应用于
1.31
μ
m
和
1.55
μ
m
波段的光学通信
。
随着雪崩光电探测器
、 PIN
为代表的器件的发展，其应用从光纤通讯逐渐拓展到医学成像
、
文物保护
、
食品安全等领域
。
随着铟组分的增加，高铟组分
InGaAs
材料的响应波长可以向更长波方向延伸
。
如果想将
InGaAs
的响应波长延伸到
2.2
μ
m
，此时铟的组分需要增加到
0.75
；而响应波长延伸到
2.6
μ
m
时，铟组分则需增加到
0.83。
但是铟组分增加后，
InGaAs
外延层和
InP
衬底之间存在较大的晶格失配度，会引起材料性能的退化，需要通过优化材料生长参数
、
探测器结构
、
钝化工艺等手段，从而实现材料和器件性能的提升
。
[0005]材料性能对延伸波长的高铟组分
InGaAs
探测器性能起着至关重要的作用，所以必须对材料性能进行准确而全面的测试和评价
。
常规的材料测试手段有用显微镜观察表面形貌
、
用
X
射线衍射仪进行晶体质量测试
、
用光致发光进行光学特性测试
、
用电化学电容
‑
电压进行剖面载流子浓度测试等
。
这些测试所反映的是材料的基本性能，而影响器件性能的材料因素很多
。
一般认为，材料少子寿命是与探测器器件性能直接相关的
。
材料少子寿命的测试手段主要有时间分辨光致发光，但其需要高速响应的探测器
。
而对于高铟组分
InGaAs
材料而言，因光致发光波长较长，缺少高速响应探测器，时间分辨光致发光测试存在较大困难
。
[0006]微波光电导衰减是另一种表征半导体材料少数载流子寿命的技术
。
其原理是入射激光使半导体材料产生电子
‑
空穴对，增加半导体材料的电导率；当激光撤去之后，材料的电导率会随时间呈指数衰减，这一变化反映了材料少数载流子的衰减趋势
。
同时，微波信号强度的变化量与电导率的变化量成正比
。
微波光电导衰减测材料少子寿命常用于中长波红外的碲镉汞材料测试，研究相对成熟，也有少量用于常规波长
(
例如
1.7
μ
m)
与
InP
晶格匹配
的 InGaAs
材料少子寿命测试报道，用于延伸波长
(
例如大于
1.7
μ
m、
小于
2.9 μ
m)
高铟组分
InGaAs
材料少子寿命测试研究较少
。
而且，并不是任何高铟组分
InGaAs
材料的测试结构都可以适用于少子寿命测试，需要合适的测试结构和测试方法
。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是为了克服高铟组分
InGaAs
材料少子寿命测试缺乏合适的测试结构和方法的问题，提供一种高铟组分
InGaAs
材料少子寿命的测试结构和方法
。
本专利技术提供的测试结构可以消除在待测试高铟组分 InGaAs
材料表面和底面的载流子复合对于微波光电导衰减法测试少子寿命准确度的影响，从而对高铟组分
InGaAs
材料的少子寿命进行准确
、
有效的测试
。
[0008]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0009]本专利技术提供了一种高铟组分
InGaAs
材料少子寿命的测试结构，包括衬底
、
底面层
、
待测试层和表面层；所述待测试层位于所述底面层和所述表面层中间；
[0010]其中，所述衬底为半绝缘
InP
衬底；所述底面层为不掺杂高铟组分
InXAs 底面层；所述待测试层为待测试高铟组分
InGaAs
层；所述表面层为不掺杂高铟组分
InYAs
表面层；
[0011]所述表面层的厚度为
10
～
100nm
；
[0012]所述底面层中
InXAs
与所述待测试层中
InGaAs
的晶格匹配；所述表面层中
InYAs
的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高铟组分
InGaAs
材料少子寿命的测试结构，其特征在于，包括衬底
、
底面层
、
待测试层和表面层；所述待测试层位于所述底面层和所述表面层中间；其中，所述衬底为半绝缘
InP
衬底；所述底面层为不掺杂高铟组分
InXAs
底面层；所述待测试层为待测试高铟组分
InGaAs
层；所述表面层为不掺杂高铟组分
InYAs
表面层；所述表面层的厚度为
10
～
100nm
；所述底面层中
InXAs
与所述待测试层中
InGaAs
的晶格匹配；所述表面层中
InYAs
的禁带宽度大于所述待测试层中
InGaAs
的禁带宽度
。2.
如权利要求1所述的高铟组分
InGaAs
材料少子寿命的测试结构，其特征在于，所述底面层中的
X
为
Al、N
或
P
，例如
Al
；和
/
或，所述底面层的化学式为
In
a
X
b
As
c
；当
X
为
Al
时，
a+b
＝1，且
0<a<1
，
0<b<1
，
c
＝1；当
X
为
N
或
P
时，
b+c
＝1，且
0<b<1
，
0<c<1
，
a
＝1；和
/
或，所述底面层的厚度大于
10nm
，优选为
10
～
100nm
，例如
40nm
或
50nm
；和
/
或，所述底面层中的载流子浓度小于5×
10
15
cm
‑3。3.
如权利要求1所述的高铟组分
InGaAs
材料少子寿命的测试结构，其特征在于，所述表面层中的
Y
为
Al
；和
/
或，所述表面层的化学式为
In
x
Y1‑
x
As
，
0<x<1
；和
/
或，所述表面层的厚度为
20nm
或
50nm
；和
/
或，所述表面层中的载流子浓度小于5×
10
15
cm
‑3。4.
如权利要求1所述的高铟组分
InGaAs
材料少子寿命的...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾溢，李雪，李淘，孙夺，刘大福，
申请(专利权)人：无锡中科德芯感知科技有限公司，
类型：发明
国别省市：