[發(fā)明專利]非極性a面GaN基紫外光電探測器及其制備方法

在審

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• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN114784123A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文樑;張景鴻;李國強(qiáng);李灝;孔德麒
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0224
• 分類號(hào): H01L31/0224;H01L31/102;H01L31/18
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 戴曉琴

1.一種非極性a面GaN基紫外光電探測器，其特征在于，包括紫外光電探測器外延片和沉積在所述紫外光電探測器外延片上的Si₃N₄鈍化層，以及非對稱MSM結(jié)構(gòu)的肖特基叉指電極，其中：

所述紫外光電探測器外延片包括在r面藍(lán)寶石襯底上依次生長的非極性a面AlN緩沖層、組分漸變的非極性a面Al_xGa_1-xN緩沖層和非極性a面GaN外延層，x＝0.2～0.8；

所述Si₃N₄鈍化層設(shè)置在所述非極性a面GaN外延層上；

所述肖特基叉指電極穿透所述Si₃N₄鈍化層，與所述紫外光電探測器外延片上的非極性a面GaN外延層直接接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非極性a面GaN基紫外光電探測器，其特征在于，所述肖特基叉指電極由蒸鍍電極金屬制得，所述電極金屬由Ni/Au從下到上依次堆疊，總電極厚度為200～300nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非極性a面GaN基紫外光電探測器，其特征在于，所述肖特基叉指電極中大、小叉指電極寬度為5～15μm，大、小叉指電極間距為5～10μm，且大叉指電極寬度大于小叉指電極寬度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非極性a面GaN基紫外光電探測器，其特征在于，所述r面藍(lán)寶石襯底以10-12面偏1-100方向0.1°為外延面，所述非極性a面AlN緩沖層、非極性a面Al_xGa_1-xN緩沖層和非極性a面GaN外延層均以0001面平行于r面藍(lán)寶石的-1011面，并以a面作為外延面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非極性a面GaN基紫外光電探測器，其特征在于，所述非極性a面AlN緩沖層的厚度為120～200nm，所述非極性a面Al_xGa_1-xN緩沖層的厚度為450～600nm，所述a面GaN外延層的厚度為3-4μm，所述Si₃N₄鈍化層厚度為120～160nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非極性a面GaN基紫外光電探測器，其特征在于，所述在r面藍(lán)寶石厚度為400μm。

7.一種非極性a面GaN基紫外光電探測器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

在r面藍(lán)寶石襯底上依次生長非極性a面AlN緩沖層、非極性a面Al_xGa_1-xN緩沖層和非極性a面GaN外延層，得到紫外光電探測器外延片并進(jìn)行預(yù)處理，其中，x＝0.2～0.8；

采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法在預(yù)處理后紫外光電探測器外延片表面沉積Si₃N₄鈍化層；

對沉積有Si₃N₄鈍化層的紫外光電探測器外延片表面涂覆正性光刻膠，采用掩膜版形成不對稱叉指電極，得到電極溝道圖案；

將制備有電極溝道圖案的紫外光電探測器外延片進(jìn)行濕法刻蝕，刻蝕掉未被光刻膠覆蓋的窗口區(qū)域內(nèi)的Si₃N₄鈍化層，得到非對稱肖特基電極凹槽；

將刻蝕后紫外光電探測器外延片放入電子束蒸發(fā)設(shè)備中，蒸鍍電極金屬，得到非對稱MSM結(jié)構(gòu)的肖特基叉指電極，并進(jìn)行退火；其中，所述肖特基叉指電極穿透所述Si₃N₄鈍化層，與所述非極性a面GaN外延層直接接觸；

將得到肖特基叉指電極的紫外光電探測器外延片進(jìn)行處理并劃片，分離出獨(dú)立的小器件，即得到非極性a面GaN基紫外光電探測器。