雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，包括：在襯底上依次生長(zhǎng)下接觸層、下量子阱層、中間接觸層、上量子阱層和上接觸層；制作正面光柵，并制作上電極；刻蝕，形成隔離槽和上臺(tái)面；刻蝕每個(gè)隔離槽一側(cè)的側(cè)壁，形成中臺(tái)面，刻蝕每個(gè)隔離槽另一側(cè)的側(cè)壁，形成下臺(tái)面；制作中間電極，制作下電極，形成基片；生長(zhǎng)一層鈍化層；生長(zhǎng)引出金屬層，把中間電極、下電極和上電極引出到上臺(tái)面；生長(zhǎng)二次鈍化層，在二次鈍化層上腐蝕出引線孔，并在引線孔中生長(zhǎng)加厚金屬，形成樣片；把樣片分割成面陣的管芯，并與讀出電路進(jìn)行互連；在襯底的背面制作背面光柵。本發(fā)明在每個(gè)像元都能同時(shí)引出兩個(gè)波段紅外信號(hào)的結(jié)構(gòu)中，使得兩個(gè)波段都有高的光柵耦合效率，提高器件的性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件的制作【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]量子阱紅外探測(cè)器，特別是雙色量子阱紅外探測(cè)器是近年來(lái)探測(cè)器方面研究的焦點(diǎn)之一。其原理是利用不同帶隙的寬帶隙材料交替生長(zhǎng)，形成量子阱結(jié)構(gòu)，利用量子阱中的子帶躍遷，制成紅外探測(cè)器。通過(guò)調(diào)節(jié)阱寬、勢(shì)壘高度，即三五族化合物的組份，就可以調(diào)節(jié)量子阱中子帶的位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)探測(cè)器的響應(yīng)波長(zhǎng)。利用II1-V族材料成熟的生長(zhǎng)工藝，易于實(shí)現(xiàn)雙色探測(cè)。
[0003]在量子阱紅外探測(cè)器面陣中，耦合光柵的制備非常重要，耦合光柵的耦合效率直接影響探測(cè)器的性能。而在雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣中，耦合光柵對(duì)兩個(gè)波段的紅外輻射都需要進(jìn)行高效率的耦合，因此耦合光柵的設(shè)計(jì)和制備就更為復(fù)雜和困難。目前，在雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣制備中，耦合光柵的設(shè)計(jì)制作方法主要有:
[0004]I)采用隔行輸出的方法。在遠(yuǎn)離襯底的探測(cè)器(上探測(cè)器)起作用的輸出行中，因?yàn)樯咸綔y(cè)器距離材料上表面很近，因此在上接觸層內(nèi)制作耦合光柵；而在靠近襯底的探測(cè)器(下探測(cè)器)起作用的輸出行中，因?yàn)橄绿綔y(cè)器距離材料上表面很遠(yuǎn)，因此把耦合光柵深度加深，從表面穿透上探測(cè)器到達(dá)中間接觸層。在這種方法中，下探測(cè)器的光柵深度很深，而光柵的尺寸較小，因此需要高深寬比的刻蝕，大大提高了工藝難度。而且由于不同波段的探測(cè)器采用了不同深度的耦合光柵，因此每一像元只能輸出一個(gè)波段，整個(gè)器件的占空比低，大大降低了雙色探測(cè)器面陣的成像質(zhì)量。
[0005]2)整個(gè)面陣上的兩個(gè)探測(cè)波段都共用同一光柵。探測(cè)器面陣中的每一個(gè)像元都同時(shí)引出兩個(gè)波段的紅外信號(hào)，只在上接觸層中制備光柵，上探測(cè)器和下探測(cè)器共用這一光柵。在這種方法中，每個(gè)像元都可同時(shí)引出兩個(gè)波段的紅外信號(hào)，面陣器件的占空比高。但是由于光柵只在上接觸層中，因此下探測(cè)器距離光柵很遠(yuǎn)，耦合效率大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，采用在面陣正反面都制備光柵的方法，在每個(gè)像元都能同時(shí)引出兩個(gè)波段紅外信號(hào)的結(jié)構(gòu)中，使得兩個(gè)波段都有高的光柵耦合效率，提高器件的性能。
[0007]本發(fā)明提供一種雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，包括如下步驟:
[0008](A)在一襯底上依次生長(zhǎng)下接觸層、下量子阱層、中間接觸層、上量子阱層和上接觸層；
[0009](B)在上接觸層上制作正面光柵，并在正面光柵上沉積金屬層，該金屬層為上電極；
[0010](C)在金屬層上向下刻蝕，形成隔離槽和上臺(tái)面，刻蝕深度到達(dá)襯底內(nèi)，使隔離槽兩側(cè)的像元完全隔離；
[0011](D)刻蝕每個(gè)隔離槽一側(cè)的側(cè)壁，刻蝕深度到達(dá)中間接觸層內(nèi)，形成中臺(tái)面，刻蝕每個(gè)隔離槽另一側(cè)的側(cè)壁，刻蝕深度到達(dá)下接觸層內(nèi)，形成下臺(tái)面；
[0012](E)在中臺(tái)面上制作中間電極，在下臺(tái)面上制作下電極，形成基片；
[0013](F)在基片的表面生長(zhǎng)一層鈍化層，在鈍化層對(duì)應(yīng)的中間電極、下電極和上電極處腐蝕出電極孔；
[0014](G)在鈍化層的表面生長(zhǎng)引出金屬層，把中間電極、下電極和上電極引出到上臺(tái)面；
[0015](H)在引出金屬層的基片表面生長(zhǎng)二次鈍化層，在二次鈍化層上腐蝕出引線孔，并在引線孔中生長(zhǎng)加厚金屬，形成樣片；
[0016](I)把樣片分割成面陣的管芯，并與讀出電路進(jìn)行互連；
[0017](J)對(duì)面陣的管芯進(jìn)行襯底減??；
[0018](K)在減薄后的襯底的背面制作背面光柵，完成制備。
[0019]本發(fā)明的有益效果是，在雙色量子阱紅外探測(cè)器中，通過(guò)采用在正反面都制備光柵的方法，使得兩個(gè)波段都有高的光柵耦合效率，提高器件的性能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如后，其中:
[0021]圖1為本發(fā)明的制備方法流程圖；
[0022]圖2為器件制作完成后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明提供一種雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，包括如下步驟:
[0024](A)在一襯底10上依次生長(zhǎng)下接觸層11、下量子阱層12、中間接觸層13、上量子阱層14和上接觸層15，所述的襯底10的材料為半絕緣砷化鎵，所述上量子阱層14和下量子阱層12為多周期量子阱結(jié)構(gòu)，分別為上、下探測(cè)器的有源區(qū)，材料為含銦、鎵、砷、鋁的二元或三元化合物，周期數(shù)為25-50，所述的下接觸層11、中間接觸層13和上接觸層15的材料為重?fù)诫s的η型砷化鎵，摻雜濃度高于或等于5 X 1017cm_3，中間接觸層13用來(lái)制作上、下探測(cè)器共用的歐姆接觸電極，上接觸層15和下接觸層11分別用來(lái)制作上、下探測(cè)器獨(dú)立的歐姆接觸電極。
[0025](B)在上接觸層15上制作正面光柵151，并在正面光柵151上沉積金屬層152，該金屬層152為上電極，所述光柵151的作用為耦合正入射的紅外輻射，使之可以被量子阱材料吸收，所述金屬層152材料為金鍺鎳合金，作為器件的上電極和反射層；
[0026](c)在金屬層152上向下刻蝕，形成隔離槽和上臺(tái)面153，刻蝕深度到達(dá)襯底10內(nèi)，使隔離槽兩側(cè)的像元完全隔離；
[0027](D)刻蝕每個(gè)隔離槽一側(cè)的側(cè)壁，刻蝕深度到達(dá)中間接觸層13內(nèi)，形成中臺(tái)面131，刻蝕每個(gè)隔離槽另一側(cè)的側(cè)壁，刻蝕深度到達(dá)下接觸層11內(nèi)，形成下臺(tái)面111 ；
[0028](E)在中臺(tái)面131上制作中間電極132，在下臺(tái)面111上制作下電極112，形成基片，所述中間電極132和下電極112材料為金鍺鎳合金。
[0029](F)在基片的表面生長(zhǎng)一層鈍化層16,在鈍化層16對(duì)應(yīng)的中間電極、下電極和上電極處腐蝕出電極孔，該鈍化層16材料為二氧化硅；
[0030](G)在鈍化層16的表面生長(zhǎng)引出金屬層17，把中間電極132、下電極112和上電極152引出到上臺(tái)面153，所述引出金屬層17為鈦金。
[0031](H)在引出金屬層17的基片表面生長(zhǎng)二次鈍化層18，在二次鈍化層18上腐蝕出引線孔，并在引線孔中生長(zhǎng)加厚金屬，形成樣片，所述加厚金屬為鈦金；
[0032](I)把樣片分割成面陣的管芯,該管芯與讀出電路19進(jìn)行互連；
[0033](J)對(duì)面陣的管芯進(jìn)行襯底10減?。?br> [0034](K)在減薄后的襯底10的背面制作背面光柵101 ；
[0035]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，包括如下步驟: (A)在一襯底上依次生長(zhǎng)下接觸層、下量子阱層、中間接觸層、上量子阱層和上接觸層； (B)在上接觸層上制作正面光柵，并在正面光柵上沉積金屬層，該金屬層為上電極； (c)在金屬層上向下刻蝕，形成隔離槽和上臺(tái)面，刻蝕深度到達(dá)襯底內(nèi)，使隔離槽兩側(cè)的像元完全隔離； (D)刻蝕每個(gè)隔離槽一側(cè)的側(cè)壁，刻蝕深度到達(dá)中間接觸層內(nèi)，形成中臺(tái)面，刻蝕每個(gè)隔離槽另一側(cè)的側(cè)壁，刻蝕深度到達(dá)下接觸層內(nèi)，形成下臺(tái)面； (E)在中臺(tái)面上制作中間電極，在下臺(tái)面上制作下電極，形成基片； (F)在基片的表面生長(zhǎng)一層鈍化層，在鈍化層對(duì)應(yīng)的中間電極、下電極和上電極處腐蝕出電極孔； (G)在鈍化層的表面生長(zhǎng)引出金屬層，把中間電極、下電極和上電極引出到上臺(tái)面； (H)在引出金屬層的基片表面生長(zhǎng)二次鈍化層，在二次鈍化層上腐蝕出弓丨線孔，并在引線孔中生長(zhǎng)加厚金屬，形成樣片； (I)把樣片分割成面陣 的管芯，并與讀出電路進(jìn)行互連； (J)對(duì)面陣的管芯進(jìn)行襯底減薄； (K)在減薄后的襯底的背面制作背面光柵，完成制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，其中所述的襯底的材料為半絕緣砷化鎵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，其中所述的下接觸層、中間接觸層和上接觸層的材料為η型砷化鎵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，其中所述的下量子阱層和上量子阱層為多周期結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，其中上臺(tái)面、中臺(tái)面和下臺(tái)面上與半導(dǎo)體材料直接接觸的金屬為金鍺鎳合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光柵雙色量子阱紅外探測(cè)器面陣的制作方法，其中引出金屬層和加厚金屬為鈦金。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103904161SQ201410112197
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】蘇艷梅, 種明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所