GaSb 超晶格红外探测器台面的 ICP 刻蚀研究-论文.pdf

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1、o1122助锨材料2Ol4年第l期(45)卷文章编号：10019731(2014)01—0112203InAs／GaSb超晶格红外探测器台面的ICP刻蚀研究郭杰，郝瑞亭，赵前润，满石清(云南师范大学物理与电子信息学院，昆明650500)摘要：采用分子束外延方法在GaSb衬底上生长在的刻蚀速率与刻蚀损伤的矛盾。广泛应用于S、SiCLInAs／C-aSb超晶格红外薄膜材料，为获得台面结构，采、ZnOE。等材料的刻蚀。目前，对制备超晶格探用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术和Clz／Ar刻蚀气测器相关的InAs、GaSh及超晶格材料的ICP刻蚀研体，分别研究了

2、不同刻蚀时间、不同气体比例及不同功究的报道相对较少。本文以Cl／Ar为刻蚀气体，分别率对GaSb、InAs及InAs／GaSb超晶格刻蚀速率和刻研究了不同刻蚀时间、不同气体比例及不同RF功率蚀形貌的影响。结果表明，由于刻蚀产物InCt的低对GaSb、InAs及超晶格刻蚀速率和刻蚀形貌的影响，挥发性阻挡了Cl的刻蚀，InAS的刻蚀速率低于分析了刻蚀速率改变的原因，与湿法腐蚀的结果进行GaSb；C1：比例在20～4o时，刻蚀表面粗糙度最了对比。并在刻蚀前后进行IV测试，对欧姆接触进行小，明显低于湿法腐蚀造成的表面损伤，有助于形成良评价。好的欧姆接触和减小器件

3、的表面漏电流。2样品制备关键词：InAs／GaSb；超晶格；ICP刻蚀；刻蚀速率；表面形貌实验材料采用GaSb(001)和InAS(001)体材料及中图分类号：TN362；TN350．2文献标识码：A在GaSb衬底上外延生长的InAs(8MI)／C-aSb(8D()I：10．3969／j．issn．1001—9731．2014．01．027ML)中波红外超品格材料【_9l。超晶格在VG80H型MBE系统中生长完成，总厚度约ltam。1引言要获得陡直的刻蚀剖面，掩膜的选择比要尽量大。近几年，InAsGashⅡ型超品格作为一种新型红掩膜的刻蚀选择比是指InA

4、s／GaSb的刻蚀速率与掩外材料受到人们广泛关注。通过改变量子阱宽度和势膜刻蚀速率之比。c1。对光刻胶的刻蚀速率比较快，选垒高度可以对带隙宽度进行人工剪裁，调整截止波长择比只有0．7，而SiO薄膜的选择比可以达到20。先在很宽的光谱范围(3～30tam)内，容易实现双色或双将实验样片采用标准清洗工艺进行清洗，然后采用波段探ion,lJl-J。同时，相比HgCdTe和I型量子阱材CVD方法生长Si()掩膜层，采用光刻腐蚀在芯片上料，错开型带隙的能带结构可以使轻、重空穴带分离，将需要刻蚀掉的区域显露出来，最后切分成适当大小有效抑制俄歇复合和隧穿电流，提高工作

5、温度和量子的实验片进行ICP刻蚀实验。分别对GaSh、InAs体效率。因此，InAs／GaSb超晶格也被认为是制造第三材料和InAs／GaSb超晶格刻蚀并进行比较研究。代红外探测器的理想材料，越来越受到人们的关3结果与讨论注j。焦平面的核心技术之一是台面列阵芯片技术，3．1GaSb和InAs体材料的刻蚀多色探测器的制备要求将材料进行高密度、低损伤深图1为对不同刻蚀时间段的刻蚀速率的统计。刻台面隔离，对探测器的性能有重要的影响。湿法腐蚀蚀开始阶段两种材料的速率都是最慢，一段时间后刻可以获得清晰的台面结构，但受化学溶液变质的问蚀速率基本稳定。GaSb刻蚀速率

6、在1．3m／rain左题而稳定性差，以及化学腐蚀选择性大，可能形成腐蚀右，而InAs刻蚀速率在0．5tam／min左右。InAs刻蚀面锯齿状和腐蚀坑等问题，给后续的工艺增大了难度，速率明显低于GaSb，原因是由于刻蚀产物InC1，的低并直接影响器件的性能。与湿法腐蚀相比，干法刻蚀挥发性(挥发温度为560。C)阻挡了cl的刻蚀。具有控制精度高、大面积刻蚀均匀性好、良好的各向异图2(a)为不同ClAr气体比例时的刻蚀速率统性和较好的材料选择性等优点。干法刻蚀技术主要有计。可以看出，对GaSb材料而言，随Cl比例的不断反应离子刻蚀(RIE)、电子回旋共振(EC

7、R)和感应耦加大，刻蚀速率是线性增大，由2OCl比例时的合等离子体(ICP)刻蚀等。ICP采用两个独立的RF0．78m／min迅速上升至8Ocl。比例时的源，一个用来控制等离子体的密度；另一个是控制等离4．14~m／rain。说明Clz比例对GaSh材料刻蚀速率子体能量，所以ICP刻蚀有效改善了传统RIE技术存影响非常大。其原因应该是随c1。比例的增加，反应基金项目：国家自然科学基金资助项目(61274137，61176127)；云南省自然科学基金资助项目(2OllFZ078)收到初稿日期：2013～05—03收到修改稿Et期：201309—15通讯作者

8、：郝瑞亭作者简介：郭杰(1979)，男，河南安阳人，讲师，主要从事红外探测器方面