CN102361046B - AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种日盲型紫外探测器及其制备方法，包括衬底和缓冲层，所述缓冲层的上面设置有吸收层，吸收层的上面设置有SiO₂层和肖特基接触电极。制备步骤包括，在缓冲层上面，采用金属有机化学气相沉积方法生长一层非故意掺杂的非故意掺杂的300nm厚的n-Al_0.6Ga_0.4N吸收层，载流子浓度约为8×10¹⁵cm^-3；再沉积SiO₂层、制作肖特基接触金属电极、再电镀压焊点、划片、引线键合、封装。本发明的特点在于器件的响应波长为200～272nm，在日盲范围内。

Description

AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器及其制备方法

技术领域

本发明是关于紫外探测器的，特别涉及一种AlGaN基MSM(金属-半导体-金属)结构的日盲型紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测技术在军事和民用方面均有很高的应用价值。在军事上，紫外探测技术可用于导弹制导、导弹预警、紫外通讯和生化分析等领域；在民用领域中，可用于火焰探测、生物医药分析、臭氧检测、紫外树脂固化、燃烧工程、紫外水净化处理、太阳照度检测、公安侦察、紫外天文学等非常广泛的领域。

GaN三元合金系AlGaN随Al组分的变化，禁带宽度可以从GaN的3.4eV连续变化到AlN的6.2eV，对应的截止波长可以连续地从365nm变化到200nm.，覆盖了地球上大气臭氧层吸收主要窗口200～280nm，是制作太阳盲区紫外探测器的理想材料之一。同时，AlGaN材料还具有很高的热导率、电子饱和速度、极高的击穿电场和光电转换量子效率，低介电常数和表面复合率、耐高温性、耐腐蚀性、抗辐射等稳定的物理和化学特性，用它制作的紫外探测器能很好的在高温和宇航及军事等极端条件下工作。金属-半导体-金属(MSM)结构因其平面型、制备工艺相对简单、无需制作p-n结、避开掺杂和欧姆接触等问题、容易获得高量子效率、高响应度以及便于单片光电集成等诸多优点而备受青睐。用AlGaN材料制作的MSM结构的日盲紫外探测器具有高响应度、低暗电流、高紫外/可见光抑制比、高探测率、高量子效率等特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器及其制备方法，以获得在日盲范围(波长小于280nm)响应的紫外探测器。

本发明通过如下技术方案予以实现。

AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器，包括衬底10和设置在衬底10上面的缓冲层11，其特征在于，所述缓冲层11的上面设置有吸收层12，该吸收层12为非故意掺杂的300nm厚的n-Al_0.6Ga_0.4N层，载流子浓度约为8×10¹⁵cm^-3，吸收层12的上面设置有SiO₂层13和肖特基接触电极14。

所述衬底10为蓝宝石材料。

所述肖特基接触电极14为Ni/Pt/Au金属层，为30nm/20nm/80nm，为肖特基接触叉指电极结构，即交叉手指状，指长996μm，指宽为4μm，指间距为4μm，面积1mm×1mm。

该探测器的响应范围为200～272nm。

AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器的制备方法，包括如下步骤：

①采用金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底10上沉积一层AlN缓冲层11；

②在步骤①的缓冲层11上面，采用金属有机化学气相沉积方法生长一层非故意掺杂的非故意掺杂的300nm厚的n-Al_0.6Ga_0.4N吸收层(12)，载流子浓度约为8×10¹⁵cm^-3；

③步骤②的吸收层12生长完成后，先后用丙酮、乙醇、去离子水清洗材料；

④在吸收层12上面沉积SiO₂层13，用等离子体刻蚀工艺刻蚀SiO₂层，刻蚀出叉指电极图形，刻蚀深度150nm。

⑤在刻蚀出的图形上蒸发一层Ni/Pt/Au金属层做肖特基接触电极14，采用标准的剥离工艺剥离出叉指电极金属条；

⑥将做好的肖特基接触金属电极在400℃下退火3min。

⑦然后进行电镀压焊点、划片、引线键合，最后封装在管壳上制成紫外探测器器件。

所述步骤①的AlN缓冲层11的厚度为200nm。

所述步骤②的吸收层12生长过程中用三甲基镓、三甲基铝和氨气分别作为Ga、Al和N源，载气为高纯氢气。

所述步骤④的SiO₂层13的厚度为150nm。

所述步骤⑤的金属层Ni/Pt/Au为30nm/20nm/80nm。

本发明的有益效果是，提供了一种AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器及其制备方法，该紫外探测器的响应波长为200～272nm。

附图说明

图1是本发明的AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器剖面结构示意图；

图2是本发明的肖特基接触叉指电极结构示意图。

附图标记如下：

10——衬底                11——缓冲层

12——吸收层              13——SiO₂层

14——肖特基接触电极

具体实施方式

以下结合附图对本发明的AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器制备过程进行详细描述：

参见图1，在晶向为(0001)的C面蓝宝石衬底10上，用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法沉积一层200nm厚的AlN缓冲层11。

接着在缓冲层11上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长一层非故意掺杂的300nm厚的n-Al_0.6Ga_0.4N吸收层12，载流子浓度约为8×10¹⁵cm^-3。生长过程中用三甲基镓、三甲基铝和氨气分别作为Ga、Al和N源，载气为高纯氢气。

吸收层12生长完成后，先后用用丙酮、乙醇、去离子水清洗材料。

之后在吸收层12上面沉积一层150nm厚的SiO₂层13，接着在SiO₂层13上涂光刻胶、曝光、显影，光刻出叉指电极图形。然后用等离子体刻蚀工艺刻蚀SiO₂层，刻蚀深度为150nm，即刻蚀到露出吸收层12。刻蚀出的叉指电极图形如图2所示，其中指长996μm，指宽为4μm，指间距为4μm，面积1mm×1mm。

再去除剩余的光刻胶，清洗。

接着在刻蚀出的叉指电极图形上蒸发一层Ni/Pt/Au(30nm/20nm/80nm)金属层，做为肖特基接触电极14，采用标准的剥离工艺剥离出叉指电极金属条。

将做好的肖特基接触电极14在400℃下退火3min。

然后再进行电镀压焊点、划片、引线键合，最后封装在管壳上，制成紫外探测器器件。

Claims (5)

1.一种AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器，包括衬底（10）和设置在衬底（10）上面的缓冲层（11），其特征在于，所述缓冲层（11）的上面设置有吸收层（12），该吸收层（12）为非故意掺杂的300nm厚的n-Al_0.6Ga_0.4N层，载流子浓度约为8×10¹⁵cm^-3，吸收层（12）的上面设置有SiO₂层（13）和肖特基接触电极（14）；

所述衬底（10）为蓝宝石材料；

所述肖特基接触电极（14）为Ni/Pt/Au金属层，为30nm/20nm/80nm，为肖特基接触叉指电极结构，即交叉手指状，指长996μm，指宽为4μm，指间距为4μm，面积1mm×1mm；

该探测器的响应范围为200～272nm。

2.权利要求1的AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器的制备方法，包括如下步骤：

①采用金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底（10）上沉积一层AlN缓冲层（11）；

②在步骤①的缓冲层（11）上面，采用金属有机化学气相沉积方法生长一层非故意掺杂的的300nm厚的n-Al_0.6Ga_0.4N吸收层（12），载流子浓度约为8×10¹⁵cm^-3；

③步骤②的吸收层（12）生长完成后，先后用丙酮、乙醇、去离子水清洗材料；

④在吸收层（12）上面沉积SiO₂层（13），用等离子体刻蚀工艺刻蚀SiO₂层，刻蚀出叉指电极图形，刻蚀深度150nm；

⑤在刻蚀出的图形上蒸发一层Ni/Pt/Au金属层做肖特基接触电极（14），采用标准的剥离工艺剥离出叉指电极金属条；

⑥将做好的肖特基接触金属电极在400℃下退火3min。；

⑦然后进行电镀压焊点、划片、引线键合，最后封装在管壳上制成紫外探测器器件。

3.根据权利要求5的AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器的制备方法，所述步骤①的AlN缓冲层（11）的厚度为200nm。

4.根据权利要求5的AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器的制备方法，所述步骤②的吸收层（12）生长过程中用三甲基镓、三甲基铝和氨气分别作为Ga、Al和N源，载气为高纯氢气。

5.根据权利要求5的AlGaN基MSM结构日盲型紫外探测器的制备方法，所述步骤④的SiO₂层（13）的厚度为150nm。

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