平面型AlGaN紫外探测器阵列结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构及其制作方法，该结构包括由下至上依次设置的衬底、缓冲层、下接触层、吸收层、阻挡层和上接触层，在上接触层上设置有延伸至下接触层的离子注入区，在离子注入区内注入He或B离子后形成电阻隔离区，电阻隔离区分隔形成的紫外线探测器像元阵列与电阻隔离区位于同一平面上；紫外探测器像元阵列的上表面设置有上电极，在上接触层上还设置有延伸至下接触层的沟槽，沟槽内形成有延伸至上接触层表面的下电极。本发明专利技术可以省略台面型AlGaN紫外探测器阵列制作中工艺要求较高的钝化步骤，从而可以降低工艺要求，提高互连集成的成品率。

Structure and fabrication method of planar AlGaN ultraviolet detector array

The invention provides a planar AlGaN ultraviolet detector array structure and its fabrication method. The structure comprises a substrate, a buffer layer, a lower contact layer, an absorption layer, a barrier layer and an upper contact layer set in the upper and the upper order, and an isolated injection zone extending to the lower contact layer is arranged on the upper contact layer, and the He is injected into the ion implantation region. The resistance isolation zone is formed after or after the B ion. The ultraviolet detector pixel array and the resistance isolation zone separated by the resistance isolation zone are located on the same plane; the upper surface of the UV detector array is arranged with the upper electrode, and the groove extends to the lower contact layer on the upper contact layer, and the groove is formed to extend first contact in the groove. A lower electrode on the surface of a layer. The invention can omit the passivation step in the fabrication of the desktop AlGaN ultraviolet detector array, which can reduce the process requirements and improve the yield of the interconnect integration.

【技术实现步骤摘要】
平面型AlGaN紫外探测器阵列结构及其制作方法
本专利技术属于半导体光电探测
，具体涉及一种平面型AlGaN(铝镓氮)紫外探测器阵列结构及其制作方法。
技术介绍
AlGaN紫外焦平面阵列是一种新型紫外成像器件，是紫外成像探测系统的核心元器件。AlGaN属于第三代半导体，为宽禁带直接半导体材料。AlGaN中的Al组分可调控，对应的响应波段在200nm～365nm之间可调节，易于实现本征可见光盲或日盲响应，在第三代半导体材料中最具发展潜力。利用AlGaN材料制作的紫外探测器及其焦平面阵列量子效率高，为全固态器件，环境适应能力强，可广泛用于自由空间紫外通信、电晕检测、紫外辐射监测、医疗诊断等方面。AlGaN紫外焦平面由AlGaN紫外探测器阵列通过金属凸点或通孔与CMOS读出电路互连集成。AlGaN紫外探测器阵列将入射的紫外光信号转换为电信号，电信号由读出电路按一定的时序关系输出，完成紫外成像探测。其中，AlGaN紫外探测器阵列是光敏感元件(光电转换元件)。构成探测器阵列的像元需要进行电隔离，以避免像元间的信号混淆或串扰。现有AlGaN紫外探测器阵列通过“沟槽”实现像元之间的电隔离。沟槽隔离为台面型器件，台面型器件的P-N结外露，需要用介质膜钝化保护，否则，器件的稳定性和可靠性将降低。台面钝化保护给器件介质膜工艺提出了较高要求，如果钝化效果不好，器件的漏电流将上升，盲元率增大，产品成品率降低，甚至导致器件失效。
技术实现思路
本专利技术提供一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构及其制作方法，以解决目前AlGaN紫外探测器阵列的制作工艺要求较高、成品率较低的问题。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构，包括由下至上依次设置的衬底、缓冲层、下接触层、吸收层、阻挡层和上接触层，在所述上接触层上设置有延伸至所述下接触层的离子注入区，在所离子注入区内注入He或B离子后形成电阻隔离区，所述电阻隔离区分隔形成的紫外线探测器像元阵列与所述电阻隔离区位于同一平面上；所述紫外探测器像元阵列的上表面设置有上电极，在所述上接触层上还设置有延伸至所述下接触层的沟槽，所述沟槽内形成有延伸至所述上接触层表面的下电极。在一种可选的实现方式中，所述缓冲层为AlN缓冲层，其厚度为0.5μm～1.0μm；所述下接触层为n+-AlyGa1-yN下接触层，其厚度为0.08μm～0.15μm，Al组分y为0.0～0.7；所述吸收层为非掺杂i-AlxGa1-xN吸收层，其厚度为0.15μm～0.30μm，Al组分x为0.0～0.53；所述阻挡层为p-AlxGa1-xN阻挡层，其厚度为0.01μm～0.05μm，Al组分x为0.0～0.53；所述上接触层为p+-GaN上接触层，其厚度为0.02μm～0.2μm，载流子浓度(1～2)E18cm-3，利用Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体工艺制作所述上电极和下电极。在另一种可选的实现方式中，所述电阻隔离区的宽度为0.5μm～3.0μm，深度0.2μm～0.5μm。在另一种可选的实现方式中，所述上电极为p型电极，其Ni/Au厚度0.035μm/0.55μm，所述下电极为n型电极，其Ti/Al/Au厚度0.015μm/0.050μm/0.55μm。本专利技术还提供一种上述平面型AlGaN紫外探测器阵列结构的制作方法，包括以下步骤：在衬底上由下至上依次生成缓冲层、下接触层、吸收层、阻挡层和上接触层；在所述上接触层上涂覆光刻胶，曝光显影，制成从所述上接触层延伸至所述下接触层的离子注入区；向所述离子注入区内注入He或B离子，以形成电阻隔离区，并使所述电阻隔离区分隔形成的紫外探测器像元阵列，与所述电阻隔离区位于同一平面上；制成从上接触层延伸至所述下接触层的沟槽；在所述紫外探测器像元阵列的上表面制成上电极，在所述沟槽内形成有延伸至所述上接触层表面的下电极。在一种可选的实现方式中，所述He或B离子的注入剂量设置为5.0E14cm-2，注入能量设置为110KeV。本专利技术的有益效果是：本专利技术在上接触层上形成离子注入区后，并不是利用沟槽进行隔离，而是向离子注入区中注入He或B离子，形成电阻隔离区，使电阻隔离区以及由电阻隔离区分隔形成的紫外探测器像元阵列位于同一平面上，形成平面型AlGaN紫外探测器阵列，这样可以省略台面型AlGaN紫外探测器阵列制作中工艺要求较高的钝化步骤，从而可以降低工艺要求，提高互连集成的成品率。本专利技术通过将电阻隔离区从上接触层延伸至下接触层，可以降低器件表面的漏电流，保证各个探测器像元之间的电隔离效果和整个器件的可靠性。附图说明图1是本专利技术平面型AlGaN紫外探测器阵列结构的一个实施例结构示意图；图2是本专利技术平面型AlGaN紫外探测器阵列结构制作方法的一个实施例流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术实施例中技术方案作进一步详细的说明。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。参见图1，为本专利技术平面型AlGaN紫外探测器阵列结构的一个实施例结构示意图。该平面型AlGaN紫外探测器阵列结构可以包括由下至上依次设置的衬底1、缓冲层2、下接触层3、吸收层4、阻挡层5和上接触层6，在所述上接触层6上设置有延伸至所述下接触层3的离子注入区，在所述离子注入区内注入He(氦)或B(硼)离子后形成电阻隔离区7，在所述电阻隔离区7的分隔作用下，在所述上接触层上形成紫外探测器像元阵列10，所述电阻隔离区与所述紫外探测器像元阵列位于同一平面上；所述紫外探测器像元阵列10的上表面设置有上电极9，在所述上接触层6上还设置有延伸至所述下接触层3的沟槽，所述沟槽内形成有延伸至所述上接触层6表面的下电极8。本专利技术在上接触层上形成离子注入区后，并不是利用沟槽进行隔离，而是向沟槽中注入He或B离子，形成电阻隔离区，使电阻隔离区以及由电阻隔离区分隔形成的紫外探测器像元阵列位于同一平面上，形成平面型AlGaN紫外探测器阵列，这样可以省略台面型AlGaN紫外探测器阵列制作中工艺要求较高的钝化步骤，从而可以降低工艺要求，提高互连集成的成品率。本专利技术通过将电阻隔离区从上接触层延伸至下接触层，可以降低器件表面的漏电流，保证各个探测器像元之间的电隔离效果和整个器件的可靠性。本实施例中，所述缓冲层为AlN(铝氮)缓冲层，其厚度为0.5μm～1.0μm；所述下接触层为n+-AlyGa1-yN下接触层，其厚度为0.08μm～0.15μm，Al组分y为0.0～0.7；所述吸收层为非掺杂i-AlxGa1-xN吸收层，其厚度为0.15μm～0.30μm，Al组分x为0.0～0.53；所述阻挡层为p-AlxGa1-xN阻挡层，其厚度为0.01μm～0.05μm，Al组分x为0.0～0.53；所述上接触层为p+-GaN上接触层，其厚度为0.02μm～0.2μm，载流子浓度(1～2)E18cm-3。所述电阻隔离区的宽度为0.5μm～3.0μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的衬底、缓冲层、下接触层、吸收层、阻挡层和上接触层，在所述上接触层上设置有延伸至所述下接触层的离子注入区，在所述离子注入区内注入He或B离子后形成电阻隔离区，所述电阻隔离区分隔形成的紫外线探测器像元阵列与所述电阻隔离区位于同一平面上；所述紫外探测器像元阵列的上表面设置有上电极，在所述上接触层上还设置有延伸至所述下接触层的沟槽，所述沟槽内形成有延伸至所述上接触层表面的下电极。

【技术特征摘要】
1.一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的衬底、缓冲层、下接触层、吸收层、阻挡层和上接触层，在所述上接触层上设置有延伸至所述下接触层的离子注入区，在所述离子注入区内注入He或B离子后形成电阻隔离区，所述电阻隔离区分隔形成的紫外线探测器像元阵列与所述电阻隔离区位于同一平面上；所述紫外探测器像元阵列的上表面设置有上电极，在所述上接触层上还设置有延伸至所述下接触层的沟槽，所述沟槽内形成有延伸至所述上接触层表面的下电极。2.根据权利要求1所述的平面型AlGaN紫外探测器阵列结构，其特征在于，所述缓冲层为AlN缓冲层，其厚度为0.5μm～1.0μm；所述下接触层为n+-AlyGa1-yN下接触层，其厚度为0.08μm～0.15μm，Al组分y为0.0～0.7；所述吸收层为非掺杂i-AlxGa1-xN吸收层，其厚度为0.15μm～0.30μm，Al组分x为0.0～0.53；所述阻挡层为p-AlxGa1-xN阻挡层，其厚度为0.01μm～0.05μm，Al组分x为0.0～0.53；所述上接触层为p+-GaN上接触层，其厚度为0.02μm～0.2μm，载流子浓度(1～2)E18cm-3，利用Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体工艺制作所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文伯，叶嗣荣，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50