[發明專利]六方氮化硼紫外光探測器及制備方法

有效

• 申請號: 202010063708.7
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111244222B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張興旺;劉恒;王燁;尹志崗
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L31/11
• 分類號: H01L31/11;H01L31/0336;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種六方氮化硼紫外光探測器，包括：

襯底，為重摻雜的砷化鎵，摻雜濃度大于10¹⁷cm^-3；

絕緣層，形成于所述襯底的一表面上，并在所述絕緣層的中間區域設置有延伸至襯底的窗口，露出所述襯底，所述絕緣層包括氮化硅；

第一石墨烯層，通過離子束輔助沉積法形成于所述絕緣層上，且覆蓋所述絕緣層上窗口的內表面以及所述窗口的外周區域；所述窗口通過光刻方法刻蝕絕緣層形成，所述第一石墨烯層與襯底接觸，所述第一石墨烯層生長過程中采用氣體源CH₄/H₂為原料；

六方氮化硼層，原位形成于所述第一石墨烯層上；

第二石墨烯層，通過離子束輔助沉積法原位形成于所述六方氮化硼層上；

正面電極，形成于所述窗口之外的第二石墨烯層上，所述正面電極為環形電極；

背面電極，形成于所述襯底的另一表面上。

2.根據權利要求1所述的六方氮化硼紫外光探測器，其特征在于，所述襯底的厚度為100±20微米。

3.根據權利要求1所述的六方氮化硼紫外光探測器，其特征在于，所述絕緣層的厚度為1～500納米。

4.根據權利要求1所述的六方氮化硼紫外光探測器，其特征在于，所述第一石墨烯層和第二石墨烯層分別為單層、雙層或多層，所述六方氮化硼層的厚度為1～20納米。

5.根據權利要求1所述的六方氮化硼紫外光探測器，其特征在于，所述正面電極和背面電極的材料分別選自Ti、Pt、Ni、Ge、Cr、Au、Ag中的一種或多種，厚度分別為100～200納米。

6.一種六方氮化硼紫外光探測器的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：在襯底的一表面上形成一絕緣層，所述襯底為重摻雜的砷化鎵，摻雜濃度大于10¹⁷cm；

步驟2：在所述絕緣層的中間區域刻蝕至襯底而形成窗口，露出所述襯底，所述絕緣層的材料包括氮化硅；

步驟3：通過離子束輔助沉積法在所述絕緣層上形成第一石墨烯層，使所述第一石墨烯層覆蓋所述窗口的內表面以及所述窗口外的絕緣層；所述第一石墨烯層生長過程中采用氣體源CH₄/H₂為原料；

步驟4：通過離子束濺射沉積法在所述第一石墨烯層上形成六方氮化硼層；

步驟5：通過離子束輔助沉積法在所述六方氮化硼層上形成第二石墨烯層；

步驟6：刻蝕所述第一石墨烯層、六方氮化硼層和第二石墨烯層的邊緣部分直至絕緣層，而使所述第一石墨烯層、六方氮化硼層和第二石墨烯層僅覆蓋所述窗口的內表面以及所述窗口的外周區域；

步驟7：在所述窗口之外的第二石墨烯層上形成正面電極；

步驟8：通過機械研磨和化學拋光工藝，自所述襯底的另一表面將襯底厚度減薄；

步驟9：在所述襯底的另一表面上形成背面電極。

7.根據權利要求6所述的六方氮化硼紫外光探測器的制備方法，其特征在于，所述絕緣層的厚度為1～500納米。

8.根據權利要求6所述的六方氮化硼紫外光探測器的制備方法，其特征在于，所述第一石墨烯層和第二石墨烯層分別為單層、雙層或多層，所述六方氮化硼層的厚度為1～20納米。

9.根據權利要求6所述的六方氮化硼紫外光探測器的制備方法，其特征在于，所述正面電極和背面電極的材料分別選自Ti、Pt、Ni、Ge、Cr、Au、Ag中的一種或多種，厚度分別為100～200納米。

10.根據權利要求6所述的六方氮化硼紫外光探測器的制備方法，其特征在于，

步驟1中，通過原子層沉積或等離子體增強化學氣相沉積法形成所述絕緣層；

步驟2中，通過光刻工藝并以干法或濕法刻蝕所述絕緣層而形成所述窗口，所述光刻工藝包括涂膠、前烘、曝光和顯影；

步驟5中，在一離子束輔助沉積設備中通入甲烷/氫氣而沉積形成第二石墨烯層；

步驟4中，在所述離子束輔助沉積設備中使用離子束轟擊氮化硼靶材，使濺射出的硼、氮離子在襯底上沉積形成所述六方氮化硼；

步驟6中，通過光刻工藝并以干法刻蝕所述第一石墨烯層、六方氮化硼層和第二石墨烯層的邊緣部分；

步驟7和9中，通過電子束蒸發形成所述正面電極和背面電極。