分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法及异质结结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911177A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211226680.X(22)申请日2022.10.08(71)申请人中国电子科技集团公司第十一研究所地址100015北京市朝阳区酒仙桥路4号(72)发明人王丹高达李震邢伟荣王丛(74)专利代理机构工业和信息化部电子专利中心11010专利代理师袁鸿(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)H01L31/0352(2006.01)H01L31/101(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法及异质结结构(57)摘要本申请公开了一种分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法及异质结结构，包括：制备衬底；在所述衬底上生长p型掺杂层；采用如下方式制备所述p型掺杂层：将碲化镉、砷化镉、碲化汞三层作为一个周期，循环多个周期形成超晶格结构，以获得所述p型掺杂层。本申请实施例通过将碲化镉、砷化镉、碲化汞三层作为一个周期，循环多个周期形成超晶格结构形成p型掺杂层，由此不需要热处理或者只经过低温热处理即获得碲镉汞异质结材料。CN115911177ACN115911177A权利要求书1/1页1.一种分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法，其特征在于，包括：制备衬底；在所述衬底上生长p型掺杂层；采用如下方式制备所述p型掺杂层：将碲化镉、砷化镉、碲化汞三层作为一个周期，循环多个周期形成超晶格结构，以获得所述p型掺杂层。2.如权利要求1所述的分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法，其特征在于，所述p型掺杂层中每一层碲化镉、砷化镉、碲化汞的厚度为1nm～10nm，且同一周期各层的厚度可以不同。3.如权利要求1所述的分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法，其特征在于，制备所述p型掺杂层的方法还包括：基于所形成的超晶格结构放置于汞饱和气氛下，在目标温度下加热指定时长。4.如权利要求1所述的分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法，其特征在于，还包括：在所述衬底上生长n型掺杂层后，再生长所述p型掺杂层；或在所述衬底上生长所述p型掺杂层后，再生长n型掺杂层。5.如权利要求4所述的分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法，其特征在于，所述n型掺杂层为In掺杂碲镉汞层，且In掺杂碲镉汞的组分为0.2～0.4，In掺杂浓度在1×1015cm‑3～1×1017cm‑3，n型掺杂层厚度为3μm～20μm。6.如权利要求1所述的分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法，其特征在于，制备衬底包括在衬底材料表面顺序生长砷、碲化锌缓冲层、碲化镉缓冲层。7.一种分子束外延碲镉汞异质结结构，其特征在于，包括衬底；在所述衬底上生长有p型掺杂层；所述p型掺杂层为以碲化镉、砷化镉、碲化汞三层作为一个周期，循环多个周期形成超晶格结构。8.一种半导体器件，其特征在于，包括如权利要求7所述的分子束外延碲镉汞异质结结构。2CN115911177A说明书1/4页分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法及异质结结构技术领域[0001]本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法及异质结结构。背景技术[0002]随着红外焦平面技术的发展，目前第三代红外焦平面技术已经成为研究的重心，对HgCdTe红外焦平面技术也提出了更高的要求。组分异质结构的多层外延制备是研究难点之一。利用分子束外延原位掺杂技术可实现碲镉汞材料的n、p型掺杂。可以对碲镉汞材料进行多层结构设计，制备出多个pn结用于制备双色、多色碲镉汞红外探测器。[0003]碲镉汞原位掺杂是指在MCT生长过程中引入杂质。n型掺杂较为容易，其中In为较佳选择元素之一，其具有扩散率低，较容易引进Hg位并可充分激活等优点。但p型掺杂较为困难，关于MBE原位p型掺杂技术，国内外研究人员做了大量的工作，通常采用常规的平面As掺杂的方法实现p型掺杂。但As的粘附系数较低，对衬底温度较为敏感，为了达到As掺杂目标浓度，就要在生长窗口中选择温度较低的生长温度。[0004]此外，由于分子束外延生长碲镉汞是富碲生长，As在掺杂过程中会占据汞空位，需要进一步通过热处理实现碲镉汞薄膜p型激活。通常实现As激活需要两步退火，高温饱和汞蒸气压退火和低温汞空位消除退火。高温热处理需要约300℃～450℃的温度实现As受主激活。较高的温度对工艺环境有着较高的要求，同时较高的温度会对表层材料造成不利的影响，高温引起的组分互扩散对碲镉汞外延材料组分的影响也是不容忽视的。发明内容[0005]本申请实施例提供一种分子束外延原位掺杂碲镉汞薄膜热处理方法及异质结结构，用以对碲镉汞材料进行结构设计，实现碲镉汞材料的n、p型掺杂，并且不需要热处理或者只经过低温热处理即获