【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體雪崩焦平面探測器領域，具體為抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構及其制備方法。
技術介紹
1、短波紅外銦鎵砷焦平面探測器在航天遙感、激光雷達、軍用夜視、光譜分析、深空探測等領域應用廣泛，具有近室溫工作、高靈敏度、高穩定性、高均勻性、低成本等優點。相比較傳統的pin型銦鎵砷焦平面探測器，銦鎵砷雪崩焦平面探測器視具有更高的響應速度、靈敏度和增益，在光纖通信、激光雷達、量子保密通訊等
有廣泛的應用需求。
2、銦鎵砷雪崩焦平面探測器分為線性模式和蓋革模式，工作在蓋革模式下的雪崩光電二極管(spad)，其工作電壓高于擊穿電壓，內部增益可達到106-108，靈敏度達到單光子級別。在激光主動成像領域，蓋革模式雪崩焦平面探測器可以在高幀頻激光下工作，獲得每秒數十億個距離數據點，探測距離能達到10公里，適用于遠距離高速三維成像應用。工作在線性模式下的單光子探測器，其工作電壓在擊穿電壓以下，典型增益為10-50。由于低增益，在相同幀頻的激光功率下，主動成像距離受限，適用于近距離主動成像或被動微光成像。針對不同應用場景，不同工作模式的銦鎵砷雪崩焦平面探測器均有發展需求。
3、近年來，我國銦鎵砷雪崩焦平面探測器技術水平不斷提高，目前已成功研制出高性能的64×64銦鎵砷蓋革雪崩焦平面探測器，規模陣列已擴展至256×256。但對于大陣列器件，由于spad的高增益特性，鄰近像元產生的極少量光子或漂移電流都可能導致雪崩觸發，影響探測器成像質量。串擾主要分為電串擾和光串擾，電串擾主要來源于載流子的橫向傳輸，光串
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構及其制備方法。該陣列結構能抑制焦平面陣列中近鄰像元由串擾產生的雪崩信號，提升銦鎵砷蓋革雪崩焦平面探測器的成像質量，適用于不同材料組合的銦鎵砷型雪崩焦平面探測器，提升激光三維成像、被動成像等系統的性能。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，所述陣列結構由上至下依次包括襯底、銦鎵砷緩沖層、銦鎵砷層、雪崩層和接觸層；像元與像元之間采用深臺面隔離溝槽進行隔離，深臺面隔離溝槽的深度到達銦鎵砷緩沖層；深臺面隔離溝槽的底層和側壁上設置有介質包覆層。
4、進一步地，深臺面隔離溝槽的側壁與襯底平面之間的夾角大于30度且小于90度。
5、進一步地，所述介質包覆層為多層結構，由內至外依次包括氮化硅層、氧化硅層、第一鉻層、金層和第二鉻層。
6、進一步地，所述氮化硅層的厚度為t1，200nm≤t1≤600nm；所述氧化硅層的厚度為t2，200nm≤t2≤600nm；所述鉻層的厚度為t3，20nm≤t3≤200nm；所述金層的厚度為t4，100nm≤t4≤400nm；所述鉻層的厚度為t5，30nm≤t5≤300nm。
7、進一步地，襯底的厚度為t6，10nm≤t6≤1000nm。
8、進一步地，所述襯底表面蒸鍍具有光學減反增透作用的介質膜和金屬材料。
9、一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面探測器的陣列結構的制備方法，用于制備所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，包括如下步驟：
10、步驟一、擴散成結，形成由上至下依次包括襯底、銦鎵砷緩沖層、銦鎵砷層、雪崩層和接觸層的芯片陣列結構；
11、步驟二、采用深臺面隔離溝槽進行像素陣列隔離，且深臺面隔離溝槽的深度到達銦鎵砷緩沖層；
12、步驟三、在深臺面隔離溝槽的側壁和底層上依次蒸鍍氮化硅和氧化硅包覆鍍膜，形成氮化硅層和氧化硅層；
13、步驟四、在氧化硅層的表面依次蒸鍍鉻、金、鉻包覆鍍膜，形成第一鉻層、金層和第二鉻層；
14、步驟五、在像素陣列的光敏區域蒸鍍銦柱陣列。
15、進一步地，在步驟二中，深臺面隔離溝槽的側壁與襯底平面之間的夾角大于30度且小于90度。
16、進一步地，在步驟四之后步驟五之前，對襯底進行減薄拋光處理，襯底減薄拋光處理后的厚度為t6，10nm≤t6≤1000nm。
17、進一步地，對襯底進行減薄拋光處理之后銦柱蒸鍍之前，在減薄后的襯底表面蒸鍍具有光學減反增透作用的介質膜和金屬材料。
18、有益效果
19、與現有技術相比，本專利技術提供一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構及其制備方法，具有以下有益效果：
20、1、本專利技術提出的傾斜側壁深臺面隔離溝槽，隔絕了最近鄰像元間的載流子橫向運輸，降低了電學串擾幾率。
21、2、本專利技術提出的隔離溝槽且其表面采用介質包覆層，并與襯底形成一定的夾角，該結構能屏蔽由襯底反射進入近鄰像元的光線，抑制串擾。
22、3、本專利技術提出的襯底表面蒸鍍光學減反增透的介質膜和金屬材料，降低了由襯底反射到周圍像元的光線角度，在一定程度上減弱了由襯底反射造成的近鄰像元的串擾。
23、4、本專利技術提出的襯底減薄，能較大程度縮小經襯底表面反射的熒光光子的覆蓋區域，減少產生串擾的像元數目，減弱整個焦平面陣列的串擾幾率。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：所述陣列結構由上至下依次包括襯底(42)、銦鎵砷緩沖層(51)、銦鎵砷層(52)、雪崩層(53)和接觸層(54)；像元與像元之間采用深臺面隔離溝槽(10)進行隔離，深臺面隔離溝槽(10)的深度到達銦鎵砷緩沖層(51)；深臺面隔離溝槽(10)的底層和側壁上設置有介質包覆層(11)。
2.根據權利要求1所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：深臺面隔離溝槽(10)的側壁與襯底(42)平面之間的夾角大于30度且小于90度。
3.根據權利要求2所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：所述介質包覆層(11)為多層結構，由內至外依次包括氮化硅層、氧化硅層、第一鉻層、金層和第二鉻層。
4.根據權利要求3所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：所述氮化硅層的厚度為t1，200nm≤t1≤600nm；所述氧化硅層的厚度為t2，200nm≤t2≤600nm；所述鉻層的厚度為t3，20nm≤t3≤200nm；所述金層的厚度為t4，100nm≤
5.根據權利要求1-4任一所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：襯底(42)的厚度為t6，10nm≤t6≤1000nm。
6.根據權利要求5所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：所述襯底(42)表面蒸鍍具有光學減反增透作用的介質膜(32)和金屬材料(31)。
7.一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面探測器的陣列結構的制備方法，用于制備如權利要求1-4任一所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：包括如下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面探測器的陣列結構的制備方法，其特征在于：在步驟二中，深臺面隔離溝槽(10)的側壁與襯底(42)平面之間的夾角大于30度且小于90度。
9.根據權利要求8所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面探測器的陣列結構的制備方法，其特征在于：在步驟四之后步驟五之前，對襯底(42)進行減薄拋光處理，襯底(42)減薄拋光處理后的厚度為t6，10nm≤t6≤1000nm。
10.根據權利要求9所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面探測器的陣列結構的制備方法，其特征在于：對襯底(42)進行減薄拋光處理之后銦柱蒸鍍之前，在減薄后的襯底(42)表面蒸鍍具有光學減反增透作用的介質膜(32)和金屬材料(31)。
...【技術特征摘要】
1.一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：所述陣列結構由上至下依次包括襯底(42)、銦鎵砷緩沖層(51)、銦鎵砷層(52)、雪崩層(53)和接觸層(54)；像元與像元之間采用深臺面隔離溝槽(10)進行隔離，深臺面隔離溝槽(10)的深度到達銦鎵砷緩沖層(51)；深臺面隔離溝槽(10)的底層和側壁上設置有介質包覆層(11)。
2.根據權利要求1所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：深臺面隔離溝槽(10)的側壁與襯底(42)平面之間的夾角大于30度且小于90度。
3.根據權利要求2所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：所述介質包覆層(11)為多層結構，由內至外依次包括氮化硅層、氧化硅層、第一鉻層、金層和第二鉻層。
4.根據權利要求3所述的一種抑制銦鎵砷蓋革雪崩焦平面串擾的陣列結構，其特征在于：所述氮化硅層的厚度為t1，200nm≤t1≤600nm；所述氧化硅層的厚度為t2，200nm≤t2≤600nm；所述鉻層的厚度為t3，20nm≤t3≤200nm；所述金層的厚度為t4，100nm≤t4≤400nm；所述鉻層的厚度為t5，30nm≤t5≤300nm。
5.根據權利要求1-4任一所述的一種抑制銦鎵砷...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉夢璇，馬英杰，黃松壘，李雪，
申請(專利權)人：中國科學院上海技術物理研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。