專利名稱：AlGaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于紫外探測器的，特別涉及一種AlGaN基MSM(金屬-半導(dǎo)體-金屬) 結(jié)構(gòu)的日盲型紫外探測器及其制備方法。
背景技術(shù)：
紫外探測技術(shù)在軍事和民用方面均有很高的應(yīng)用價值。在軍事上，紫外探測技術(shù)可用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、導(dǎo)彈預(yù)警、紫外通訊和生化分析等領(lǐng)域；在民用領(lǐng)域中，可用于火焰探測、 生物醫(yī)藥分析、臭氧檢測、紫外樹脂固化、燃燒工程、紫外水凈化處理、太陽照度檢測、公安偵察、紫外天文學(xué)等非常廣泛的領(lǐng)域。GaN三元合金系A(chǔ)lGaN隨Al組分的變化，禁帶寬度可以從GaN的3. 4eV連續(xù)變化到AlN的6. 2eV,對應(yīng)的截止波長可以連續(xù)地從365nm變化到200nm.，覆蓋了地球上大氣臭氧層吸收主要窗口 200 觀0歷，是制作太陽盲區(qū)紫外探測器的理想材料之一。同時，AKiaN 材料還具有很高的熱導(dǎo)率、電子飽和速度、極高的擊穿電場和光電轉(zhuǎn)換量子效率，低介電常數(shù)和表面復(fù)合率、耐高溫性、耐腐蝕性、抗輻射等穩(wěn)定的物理和化學(xué)特性，用它制作的紫外探測器能很好的在高溫和宇航及軍事等極端條件下工作。金屬-半導(dǎo)體-金屬(MSM)結(jié)構(gòu)因其平面型、制備工藝相對簡單、無需制作p-n結(jié)、避開摻雜和歐姆接觸等問題、容易獲得高量子效率、高響應(yīng)度以及便于單片光電集成等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。用AWaN材料制作的MSM結(jié)構(gòu)的日盲紫外探測器具有高響應(yīng)度、低暗電流、高紫外/可見光抑制比、高探測率、 高量子效率等特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種AWaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器及其制備方法，以獲得在日盲范圍(波長小于^Onm)響應(yīng)的紫外探測器。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。AlGaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器，包括襯底10和設(shè)置在襯底10上面的緩沖層11，其特征在于，所述緩沖層11的上面設(shè)置有吸收層12，該吸收層12為非故意摻雜的 300nm厚的Ii-Ala6Giia4N層，載流子濃度約為8X 1015cnT3，吸收層12的上面設(shè)置有SW2層 13和肖特基接觸電極14。所述襯底10為藍(lán)寶石材料。所述肖特基接觸電極14為Ni/Pt/Au金屬層，為30nm/20nm/80nm，為肖特基接觸叉指電極結(jié)構(gòu)，即交叉手指狀，指長996 μ m，指寬為4 μ m,指間距為4 μ m，面積ImmX 1mm。該探測器的響應(yīng)范圍為200 272nm。AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器的制備方法，包括如下步驟①采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法在藍(lán)寶石襯底10上沉積一層AlN緩沖層11 ；②在步驟①的緩沖層11上面，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法生長一層非故意摻雜的非故意摻雜的300nm厚的Ii-Ala6Giia4N吸收層(12)，載流子濃度約為8X 1015cm_3 ；
③步驟②的吸收層12生長完成后，先后用丙酮、乙醇、去離子水清洗材料；④在吸收層12上面沉積SiO2層13，用等離子體刻蝕工藝刻蝕SiO2層，刻蝕出叉指電極圖形，刻蝕深度150nm。⑤在刻蝕出的圖形上蒸發(fā)一層Ni/Pt/Au金屬層做肖特基接觸電極14，采用標(biāo)準(zhǔn)的剝離工藝剝離出叉指電極金屬條；⑥將做好的肖特基接觸金屬電極在400°C下退火:3min。⑦然后進(jìn)行電鍍壓焊點(diǎn)、劃片、引線鍵合，最后封裝在管殼上制成紫外探測器器件。所述步驟①的AlN緩沖層11的厚度為200nm。所述步驟②的吸收層12生長過程中用三甲基鎵、三甲基鋁和氨氣分別作為fe、Al 和N源，載氣為高純氫氣。所述步驟④的SiA層13的厚度為150nm。所述步驟⑤的金屬層Ni/Pt/Au為30nm/20nm/80nm。本發(fā)明的有益效果是，提供了一種AWaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器及其制備方法，該紫外探測器的響應(yīng)波長為200 272nm。


圖1是本發(fā)明的AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的肖特基接觸叉指電極結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記如下10——襯底11——緩沖層12——吸收層13——SiO2層14——肖特基接觸電極
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的AlGaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器制備過程進(jìn)行詳細(xì)描述參見圖1，在晶向?yàn)?0001)的C面藍(lán)寶石襯底10上，用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積 (MOCVD)方法沉積一層200nm厚的AlN緩沖層11。接著在緩沖層11上用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法生長一層非故意摻雜的300nm厚的Ii-Ala6Giia4N吸收層12，載流子濃度約為8X 1015cnT3。生長過程中用三甲基鎵、三甲基鋁和氨氣分別作為Ga、Al和N源，載氣為高純氫氣。吸收層12生長完成后，先后用用丙酮、乙醇、去離子水清洗材料。之后在吸收層12上面沉積一層150nm厚的SW2層13，接著在SW2層13上涂光刻膠、曝光、顯影，光刻出叉指電極圖形。然后用等離子體刻蝕工藝刻蝕SiO2層，刻蝕深度為150nm，即刻蝕到露出吸收層12?？涛g出的叉指電極圖形如圖2所示，其中指長996 μ m， 指寬為4 μ m，指間距為4 μ m，面積ImmX 1mm。再去除剩余的光刻膠，清洗。接著在刻蝕出的叉指電極圖形上蒸發(fā)一層Ni/Pt/Au (30nm/20nm/80nm)金屬層，做為肖特基接觸電極14，采用標(biāo)準(zhǔn)的剝離工藝剝離出叉指電極金屬條。將做好的肖特基接觸電極14在400°C下退火:3min。然后再進(jìn)行電鍍壓焊點(diǎn)、劃片、引線鍵合，最后封裝在管殼上，制成紫外探測器器件。
權(quán)利要求
1.一種AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器，包括襯底(10)和設(shè)置在襯底(10)上面的緩沖層(11)，其特征在于，所述緩沖層(U)的上面設(shè)置有吸收層(12)，該吸收層(12)為非故意摻雜的300nm厚的Ii-Ala6Giia4N層，載流子濃度約為8X1015cm_3，吸收層(12)的上面設(shè)置有SiO2層(13)和肖特基接觸電極(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的AlGaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器，其特征在于，所述襯底(10) 為藍(lán)寶石材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的AlGaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器，其特征在于，所述肖特基接觸電極(14)為Ni/Pt/Au金屬層，為30nm/20nm/80nm，為肖特基接觸叉指電極結(jié)構(gòu)，即交叉手指狀，指長996 μ m,指寬為4 μ m，指間距為4 μ m，面積ImmX 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的AlGaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器，其特征在于，該探測器的響應(yīng)范圍為200 272nm。
5.權(quán)利要求1的AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器的制備方法，包括如下步驟①采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法在藍(lán)寶石襯底(10)上沉積一層AlN緩沖層(11)；②在步驟①的緩沖層(11)上面，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法生長一層非故意摻雜的非故意摻雜的300nm厚的Ii-Ala6Giia4N吸收層(12)，載流子濃度約為8X 1015cm_3 ；③步驟②的吸收層(12)生長完成后，先后用丙酮、乙醇、去離子水清洗材料；④在吸收層(1 上面沉積SiO2層(13)，用等離子體刻蝕工藝刻蝕SiO2層，刻蝕出叉指電極圖形，刻蝕深度150nm。⑤在刻蝕出的圖形上蒸發(fā)一層Ni/Pt/Au金屬層做肖特基接觸電極(14)，采用標(biāo)準(zhǔn)的剝離工藝剝離出叉指電極金屬條；⑥將做好的肖特基接觸金屬電極在400°C下退火:3min。⑦然后進(jìn)行電鍍壓焊點(diǎn)、劃片、引線鍵合，最后封裝在管殼上制成紫外探測器器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器的制備方法，所述步驟①的 AlN緩沖層(11)的厚度為200nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器的制備方法，所述步驟②的吸收層(1 生長過程中用三甲基鎵、三甲基鋁和氨氣分別作為Ga、Al和N源，載氣為高純氫氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器的制備方法，所述步驟④的 SiO2層(13)的厚度為150nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的AKiaN基MSM結(jié)構(gòu)日盲型紫外探測器的制備方法，所述步驟⑤的金屬層 Ni/Pt/Au 為 30nm/20nm/80nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種日盲型紫外探測器及其制備方法，包括襯底和緩沖層，所述緩沖層的上面設(shè)置有吸收層，吸收層的上面設(shè)置有SiO2層和肖特基接觸電極。制備步驟包括，在緩沖層上面，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法生長一層非故意摻雜的非故意摻雜的300nm厚的n-Al0.6Ga0.4N吸收層，載流子濃度約為8×1015cm-3；再沉積SiO2層、制作肖特基接觸金屬電極、再電鍍壓焊點(diǎn)、劃片、引線鍵合、封裝。本發(fā)明的特點(diǎn)在于器件的響應(yīng)波長為200～272nm，在日盲范圍內(nèi)。
文檔編號H01L31/0352GK102361046SQ201110294679
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者卲會民, 張世林, 毛陸虹, 謝生, 郭維廉 申請人:天津大學(xué)