[發明專利]一種Si基氧化鎵薄膜背柵極日盲紫外光晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201810166644.6
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108470675B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 唐為華;崔尉;彭陽科;陳政委;郭道友;吳真平
• 申請（專利權）人: 唐為華
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/18;H01L31/032;H01L31/113
• 代理公司: 北京清誠知識產權代理有限公司 11691
• 代理人: 喬東峰

1.一種Si基氧化鎵薄膜背柵極日盲紫外光晶體管的制備方法，其特征在于：所述的制備方法包括如下步驟，

第一步，襯底預處理；

取p-Si/SiO₂為襯底，將襯底依次浸泡到丙酮、乙醇、去離子水中各超聲15分鐘，取出后再用去離子水沖洗，最后用干燥的氬氣吹干，待用；其中，所述的p-Si/SiO₂襯底中，Si層厚度為0.5mm，SiO₂層厚度為300nm；

第二步，在襯底的SiO₂層上生長β-Ga₂O₃薄膜，作為光敏層；

第三步，在氧化鎵薄膜上制備Ti電極層和Au電極層；

第四步，在p-Si/SiO₂襯底背面的Si層上制備金屬Au薄膜作為背柵極電極層；

將第三步中制備的樣品的背面Si層上用鏤空的掩膜板遮擋，采用物理氣相沉積方法在Si層上制備金屬Au薄膜，作為背柵極電極層。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的第二步具體為將預處理后的p-Si/SiO₂襯底放入沉積室，利用磁控濺射、分子束外延、脈沖激光沉積或溶膠凝膠方法制備氧化鎵薄膜，作為光敏層。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：采用磁控濺射方法制備氧化鎵薄膜的工藝條件為：背底真空為1×10^-4Pa，工作氣氛為氬氣，氬氣流量為25sccm，工作氣壓為0.8Pa，襯底溫度為550℃，濺射功率為70W，濺射時間為2h。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：第三步具體為，將第二步中制備的氧化鎵薄膜用鏤空的掩膜板遮擋，采用物理氣相沉積在氧化鎵薄膜上先后制備金屬Ti電極層和Au電極層，獲得半透明Au/Ti叉指電極；所述叉指電極的兩極分別為源電極和漏電極。

5.根據權利要求1或4所述的制備方法，其特征在于：第三步中的物理氣相沉積方法具體為采用磁控濺射、熱蒸發或電子束蒸發方法。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：采用磁控濺射方法制備叉指電極的工藝條件為：背底真空為1×10^-4Pa，襯底溫度為室溫，工作氣氛為氬氣，氬氣流量為25sccm，工作氣壓為0.8Pa，濺射功率為40W，濺射時間為300s，得到厚度為100nm的Au薄膜層。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：第四步中采用磁控濺射方法濺射金屬Au薄膜的工藝條件如下：背底真空為1×10^-4Pa，襯底溫度為室溫，工作氣氛為氬氣，氬氣流量為25sccm，工作氣壓為0.8Pa，濺射功率為40W，濺射時間為300s。

8.一種Si基氧化鎵薄膜背柵極日盲紫外光晶體管，其特征在于：所述晶體管按層次從下到上依次為：背柵極電極層、襯底層、光敏層和叉指電極層；襯底層使用p-Si/SiO₂，即在p-Si襯底上有一層SiO₂作為絕緣柵電介質，Si層厚度為0.5mm，電阻率為5-10Ω·cm，SiO₂層厚度為300nm；氧化鎵薄膜作為溝道及光敏層，通過在p-Si/SiO₂襯底的SiO₂層上制備生長得到；叉指電極作為透光的源極和漏極金屬電極，通過在氧化鎵薄膜上濺射Au/Ti電極得到；再在p-Si/SiO₂背面的Si層上濺射上金屬Au薄膜作為背柵極電極。

9.根據權利要求8所述的Si基氧化鎵薄膜背柵極日盲紫外光晶體管，其特征在于：所述的氧化鎵薄膜厚度為200-650nm；所述叉指電極中，Au電極層厚度為10-40nm，Ti電極層厚度為5-15nm；所述的背柵極電極層中金屬Au薄膜厚度為80-150nm。