[發明專利]一種自帶信號放大功能氮化鎵基射線探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810442209.1
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108417662B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 盧星;任遠;趙維;陳志濤;劉曉燕;龔政;黎子蘭
• 申請（專利權）人: 廣東省半導體產業技術研究院
• 主分類號: H01L31/108
• 分類號: H01L31/108;H01L31/18
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為

本發明公開了一種自帶信號放大功能氮化鎵基射線探測器及其制備方法，屬于半導體器件技術領域。本發明所述一種射線探測器，包括：GaN基PN結和高電子遷移率晶體管；所述的GaN基PN結包括依次層疊的背電極、P?GaN層和nsupgt;?/supgt;?GaN漂移層，所述nsupgt;?/supgt;?GaN漂移層用于吸收射線輻照產生電子空穴對；所述的高電子遷移率晶體管的溝道層與nsupgt;?/supgt;?GaN漂移層遠離P?GaN層的表面電性連接。所述高電子遷移率晶體管包括依次層疊的溝道層、AlN阻擋層和AlGaN勢壘層；所述溝道層為GaN溝道層，遠離AlN阻擋層的表面與nsupgt;?/supgt;?GaN漂移層電性連接；AlGaN勢壘層遠離AlN阻擋層的表面分別設有源極、漏極和柵極。本發明所述的探測器實現了自帶信號放大功能的射線探測器，靈敏度高、響應速度快、信噪比高，制備工藝簡單可靠。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，具體涉及一種自帶信號放大功能氮化鎵基射線探測器及其制備方法。

背景技術

氮化鎵材料是一種直接帶隙半導體，由于具備禁帶寬度大、電子遷移率高、擊穿場強高等特點，是目前較為理想的耐輻照和快響應射線探測材料，在宇宙射線探測、高能加速粒子對撞產物探測、核裂變及核聚變輻射探測、醫療診斷及工業檢測等領域有著廣闊的應用前景。

高靈敏度、低噪聲和快響應是射線探測器的三個重要指標。當前的射線探測系統多采用探測器件與信號放大電路級聯的模式，包括電荷靈敏前置放大器、譜儀放大器等。由于信號放大電路通常由硅基集成電路實現，抗輻照能力較弱，所以與探測器件在空間上處于隔離狀態，不可避免的造成射線探測系統的響應速度慢、靈敏度低和信噪比差等問題。

因此，亟需開發一種本身帶有信號放大功能的射線探測器件來克服現有技術所存在的不足。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明目的在于提供一種自帶信號放大功能氮化鎵基射線探測器及其制備方法。

本發明所述的一種自帶信號放大功能氮化鎵基射線探測器，包括：GaN基PN結和高電子遷移率晶體管；所述的GaN基PN結包括依次層疊的背電極、P-GaN層和n^--GaN漂移層，所述n^--GaN漂移層用于吸收射線輻照產生電子空穴對；所述的高電子遷移率晶體管的溝道層與n^--GaN漂移層遠離P-GaN層的表面電性連接。

優選地，所述高電子遷移率晶體管包括依次層疊的溝道層、AlN阻擋層和AlGaN勢壘層；所述溝道層為GaN溝道層，遠離AlN阻擋層的表面與n^--GaN漂移層電性連接；AlGaN勢壘層遠離AlN阻擋層的表面分別設有源極、漏極和柵極，所述的漏極和所述源極分別與所述AlGaN勢壘層表面歐姆接觸；所述柵極與所述AlGaN勢壘層表面為肖特基接觸。

優選地，，所述P-GaN層的摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3至1×10¹⁹cm^-3。

優選地，，所述P-GaN層的厚度為0.1μm至1μm。

優選地，所述n^--GaN漂移層的摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3至1×10¹⁸cm^-3。

優選地，所述n^--GaN漂移層的厚度為10μm至1cm。

一種制備所述一種自帶信號放大功能氮化鎵基射線探測器的方法，其特征在于，包括以下步驟: