[發明專利]AlGaN基MSM結構日盲型紫外探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201110294679.6
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102361046A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 張世林;謝生;毛陸虹;郭維廉;卲會民
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/108;H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明是關于紫外探測器的，特別涉及一種AlGaN基MSM(金屬-半導體-金屬)結構的 日盲型紫外探測器及其制備方法。

背景技術

紫外探測技術在軍事和民用方面均有很高的應用價值。在軍事上，紫外探測技術可用于 導彈制導、導彈預警、紫外通訊和生化分析等領域；在民用領域中，可用于火焰探測、生物 醫藥分析、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、紫外天文學等非常廣泛的領域。

GaN三元合金系AlGaN隨Al組分的變化，禁帶寬度可以從GaN的3.4eV連續變化到AlN 的6.2eV，對應的截止波長可以連續地從365nm變化到200nm.，覆蓋了地球上大氣臭氧層吸 收主要窗口200～280nm，是制作太陽盲區紫外探測器的理想材料之一。同時，AlGaN材料還 具有很高的熱導率、電子飽和速度、極高的擊穿電場和光電轉換量子效率，低介電常數和表 面復合率、耐高溫性、耐腐蝕性、抗輻射等穩定的物理和化學特性，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-半導體-金屬(MSM)結構因其平面型、 制備工藝相對簡單、無需制作p-n結、避開摻雜和歐姆接觸等問題、容易獲得高量子效率、 高響應度以及便于單片光電集成等諸多優點而備受青睞。用AlGaN材料制作的MSM結構的日 盲紫外探測器具有高響應度、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。

發明內容

本發明的目的是提供一種AlGaN基MSM結構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280nm)響應的紫外探測器。

本發明通過如下技術方案予以實現。

AlGaN基MSM結構日盲型紫外探測器，包括襯底10和設置在襯底10上面的緩沖層11， 其特征在于，所述緩沖層11的上面設置有吸收層12，該吸收層12為非故意摻雜的300nm厚 的n-Al_0.6Ga_0.4N層，載流子濃度約為8×10¹⁵cm^-3，吸收層12的上面設置有SiO₂層13和肖特基 接觸電極14。

所述襯底10為藍寶石材料。

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 極結構，即交叉手指狀，指長996μm，指寬為4μm，指間距為4μm，面積1mm×1mm。

該探測器的響應范圍為200～272nm。

AlGaN基MSM結構日盲型紫外探測器的制備方法，包括如下步驟：

①采用金屬有機化學氣相沉積方法在藍寶石襯底10上沉積一層AlN緩沖層11；

②在步驟①的緩沖層11上面，采用金屬有機化學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-Al_0.6Ga_0.4N吸收層(12)，載流子濃度約為8×10¹⁵cm^-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一層Ni/Pt/Au金屬層做肖特基接觸電極14，采用標準的剝離 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℃下退火3min。

⑦然后進行電鍍壓焊點、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Ga、Al和N 源，載氣為高純氫氣。

所述步驟④的SiO₂層13的厚度為150nm。

所述步驟⑤的金屬層Ni/Pt/Au為30nm/20nm/80nm。

本發明的有益效果是，提供了一種AlGaN基MSM結構日盲型紫外探測器及其制備方法， 該紫外探測器的響應波長為200～272nm。

附圖說明

圖1是本發明的AlGaN基MSM結構日盲型紫外探測器剖面結構示意圖；