[发明专利]倒梯形槽面结构的阻挡杂质带探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种倒梯形槽面结构的阻挡杂质带探测器及其制备方法，包括高纯砷化镓衬底和依次设置在高纯砷化镓衬底上的公共负电极接触层、砷化镓掺硫吸收层、本征砷化镓阻挡层、氮化硅钝化层，以及正电极接触层、正电极、负电极；本征砷化镓阻挡层上设置有容纳正电极接触层的正电极凹槽；本征砷化镓阻挡层、砷化镓掺硫吸收层上开设有倒梯形负电极凹槽，氮化硅钝化层分布在本征砷化镓阻挡层表面以及倒梯形负电极凹槽的侧面；正电极、负电极分别设置在正电极接触层的、倒梯形负电极凹槽表面，负电极通过倒梯形负电极凹槽的底面与公共负电极接触层连接。本发明能够在正照和背照模式下工作，采用倒梯形负电极凹槽，有利于提高电学连接的可靠性。

技术领域

本发明涉及太赫兹探测器件及其制备工艺技术，具体地，涉及一种倒梯形槽面结构的阻挡杂质带探测器及其制备方法，尤其是一种高灵敏高可靠性的倒梯形槽面结构的阻挡杂质带太赫兹探测器及其制备方法。

背景技术

砷化镓基阻挡杂质带探测器可对100～300μm波段范围内的太赫兹辐射进行有效探测。在民用、军事和航空航天领域有着广泛的应用前景。目前，砷化镓基阻挡杂质带探测器主要采用以下两种制备方法：一种是采用高导砷化镓衬底进行制备，另一种是采用高纯砷化镓衬底进行制备。采用高导砷化镓衬底进行制备时，无需另外进行其它掺杂工艺来形成电极接触层，公共负电极可直接制作在高导砷化镓衬底上，该制作工艺简单可行，但因太赫兹辐射无法穿透高导砷化镓衬底，该方法制作的探测器只能工作在正照射模式下(即太赫兹辐射从阻挡层一侧照射，穿过阻挡层被吸收层吸收，形成响应电流)，见“BingbingWang,Xiaodong Wang,Yulu Chen,Liwei Hou,Wei Xie,Ming Pan.Optimization ofFabrication Process of the Mesa-Type GaAs:Te Blocked-Impurity-Band Detector,ICICM,2017,168-172”。

采用高纯砷化镓衬底进行制备时，需要先通过离子注入或者化学气相外延的方法在高纯砷化镓衬底表面形成公共负电极接触层，然后再接着进行后续制备工艺。因太赫兹辐射可穿透高纯砷化镓衬底，该方法制作的探测器的优点是既可工作在正照射模式，又可工作在背照射模式(即太赫兹辐射从高纯砷化镓衬底一侧照射，穿过高纯砷化镓衬底被吸收层吸收，形成响应电流)。目前，该种制备方法多采用“V”型槽结构形式，“V”型槽穿过阻挡层、吸收层及公共负电极接触层，底面位于高纯砷化镓衬底。“V”型槽结构中电极金属与公共负电极接触层接触面积小，接触电阻较大，电极连接的可靠性不高，不易形成良好接触，该制作方法可参考“廖开升,刘希辉,黄亮等.天文用阻挡杂质带红外探测器,中国科学:物理学力学天文学,2014,44(4):360-367.”

专利文献CN105957917A公开了一种基于表面等离激元的波长选择Si基光电导中远红外阻挡杂质带探测器及其制备方法，从下至上依次为高纯硅基底、高纯硅基底上低电阻率的掩埋底电极、高掺杂吸收层、杂质带阻挡层，在阻挡层上方沉积的钝化层，阻挡层上设有上电极互连区和上电极，上电极是由铝薄膜形成的正方形周期圆孔阵列，铝薄膜形成正方形周期圆孔阵列是探测器的表面等离激元结构，实现波长选择功能。上电极使用金属铝，铝的制备工艺简便成熟，价格便宜易于获得，抗锈蚀能力强，同时与器件的兼容性能好；采用剥离工艺制备金属铝正方形周期圆孔阵列，相比于腐蚀技术，可控性及实际效果更好。但是，该专利文献的技术方案采用V型槽结构，V型槽结构中电极金属与公共负电极接触层接触面积小，接触电阻较大，电极连接的可靠性不高，不易形成良好接触。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种倒梯形槽面结构的阻挡杂质带探测器及其制备方法。

根据本发明提供的一种倒梯形槽面结构的阻挡杂质带探测器，包括高纯砷化镓衬底、公共负电极接触层、砷化镓掺硫吸收层、本征砷化镓阻挡层、正电极接触层、氮化硅钝化层、正电极以及负电极；

所述高纯砷化镓衬底上依次设置有公共负电极接触层、砷化镓掺硫吸收层、本征砷化镓阻挡层、氮化硅钝化层；