一种氧化镓MIS结构紫外探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种氧化镓MIS结构紫外探测器，包括N型β‑Ga2O3衬底、非故意掺杂β‑Ga2O3光吸收层、肖特基势垒介质阻挡层、欧姆接触电极层、半透明肖特基电极、介质钝化层和接触电极。本发明专利技术的优点在于采用肖特基势垒阻挡层设计提高肖特基势垒的高度，从而抑制热噪声和位错等产生暗电流的因素，降低器件的暗电流进而提升器件探测微弱信号的能力。同时该器件采用垂直结构设计无需刻蚀，从而避免了刻蚀损伤带来的器件可靠性问题。

A GaO MIS Structure Ultraviolet Detector

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镓MIS结构紫外探测器
本专利技术涉及半导体光电器件领域，具体涉及一种氧化镓MIS结构紫外探测器。
技术介绍
紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一军民两用的探测技术。紫外探测技术的核心是研制高灵敏的紫外探测器。目前常用的紫外探测器包括紫外增强型硅光电二极管、紫外雪崩二极管、GaAs和GaP等紫外探测器以及基于宽禁带半导体的紫外探测器。虽然基于硅材料和其它常规III-V族化合物半导体的紫外探测器工艺已经较成熟，但由于这些材料具有较小的禁带宽度，相应探测器必须要加装价格昂贵的滤波器才可以有选择性地工作在紫外波段。此外，受滤波器较大体重的影响，这些探测器在航空航天等领域的应用受到限制。新一代宽禁带半导体材料(禁带宽度>2.5eV)的出现，如：GaN、SiC以及Ga2O3等，为高性能紫外探测器的研究和应用开发注入了新的活力。然而GaN和SiC材料由于其禁带宽度对应的光探测波长处在可见光盲区，在进行深紫外探测时依然遭受太阳紫外辐射的干扰。高Al组分的AlGaN材料虽然可工作在日盲波段，然而由于其制备需要在蓝宝石上进行异质外延，较大的晶格失配和热失配导致制备的探测器件遭受高的暗电流和低的器件可靠性。近年来，随着应用的需求，Ga2O3材料研究增多，其优点在于天然的可工作在日盲波段而无需加装任何滤波系统，然而其器件暗电流依然相对较高，影响其在微弱紫外辐射物体的探测能力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种极低暗电流、无需刻蚀且工艺简单的新型氧化镓MIS结构紫外探测器。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种氧化镓MIS结构紫外探测器，包括N型β-Ga2O3衬底；在所述N型β-Ga2O3衬底正面外延的非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层；在所述非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层正面淀积的肖特基势垒介质阻挡层；在所述N型β-Ga2O3衬底背面制作的欧姆接触电极层；在所述肖特基势垒介质阻挡层正面制作的半透明肖特基电极；在所述半透明肖特基电极正面淀积的介质钝化层，所述介质钝化层上刻蚀有能显露半透明肖特基电极的引线孔；在所述引线孔的位置制作的接触电极，所述接触电极延伸至引线孔内而与半透明肖特基电极连接。进一步改进在于，所述肖特基势垒介质阻挡层为SiO2层或者Al2O3层。进一步改进在于，所述半透明肖特基电极形状为方形、圆形或者叉指型。进一步改进在于，所述半透明肖特基电极选用Ni/Au电极、Pt/Au电极或者石墨烯电极。进一步改进在于，所述介质钝化层为SiO2层。进一步改进在于，所述N型β-Ga2O3衬底的厚度为350μm，其载流子浓度为5×1017cm-3，所述非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层的厚度为1μm，所述肖特基势垒介质阻挡层的厚度为2nm，所述欧姆接触电极层的厚度为2μm，所述半透明肖特基电极的厚度为5nm，所述介质钝化层的厚度为150nm，所述接触电极的厚度为2μm。进一步改进在于，所述欧姆接触电极层、半透明肖特基电极和接触电极均是采用电子束蒸发方法制作而成。本专利技术的原理及有益效果在于：采用肖特基势垒阻挡层设计提高肖特基势垒的高度，从而抑制热噪声和位错等产生暗电流的因素，降低器件的暗电流进而提升器件探测微弱信号的能力。同时该器件采用垂直结构设计无需刻蚀，从而避免了刻蚀损伤带来的器件可靠性问题。附图说明图1为本专利技术一种新型氧化镓MIS结构紫外探测器的结构示意图；图2为传统的氧化镓紫外探测器(a)与本专利技术一种新型氧化镓MIS结构紫外探测器(b)的能带结构对比图；图中：101、N型β-Ga2O3衬底；102、非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层；103、肖特基势垒介质阻挡层；104、欧姆接触电极层；105、半透明肖特基电极；106、介质钝化层；107、接触电极。具体实施方式下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。如图1所示，本专利技术实施例采用N型β-Ga2O3衬底101，厚度为350μm，衬底载流子浓度为5×1017cm-3；在N型β-Ga2O3衬底101上外延一层1μm厚的非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层102；在非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层102上，采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)技术淀积一层2nm厚的SiO2肖特基势垒介质阻挡层103；采用电子束蒸发在整个结构背面制作2μm厚的Ti/Au欧姆接触电极层104；采用电子束蒸发制作整个结构正面制作Pt/Au(2.5nm/2.5nm)半透明肖特基电极105；在半透明肖特基电极105上淀积150nm厚的SiO2介质钝化层106，介质钝化层106同时起到抗反射的作用；采用湿法化学腐蚀刻蚀出引线孔(图中未标注)；最后采用电子束蒸发制作2μm厚的Ti/Au接触电极107。器件采用垂直结构的肖特基势垒型结构设计，减少了刻蚀损伤带来的器件可靠性问题。同时金属和半导体之间插入一层介质势垒阻挡层。如图2所示，图2(a)展示的是传统的氧化镓紫外探测器(a)能带结构图，图2(b)展示的是本专利技术探测器能带结构图。可以看出本专利技术进一步提高了器件的肖特基势垒高度，从而抑制了器件的暗电流，提高了探测微弱信号的能力。以上所述实施例仅表达了本专利技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化镓MIS结构紫外探测器，其特征在于：包括N型β‑Ga2O3衬底(101)；在所述N型β‑Ga2O3衬底(101)正面外延的非故意掺杂β‑Ga2O3光吸收层(102)；在所述非故意掺杂β‑Ga2O3光吸收层(102)正面淀积的肖特基势垒介质阻挡层(103)；在所述N型β‑Ga2O3衬底(101)背面制作的欧姆接触电极层(104)；在所述肖特基势垒介质阻挡层(103)正面制作的半透明肖特基电极(105)；在所述半透明肖特基电极(105)正面淀积的介质钝化层(106)，所述介质钝化层(106)上刻蚀有能显露半透明肖特基电极(105)的引线孔；在所述引线孔的位置制作的接触电极(107)，所述接触电极(107)延伸至引线孔内而与半透明肖特基电极(105)连接。

【技术特征摘要】
1.一种氧化镓MIS结构紫外探测器，其特征在于：包括N型β-Ga2O3衬底(101)；在所述N型β-Ga2O3衬底(101)正面外延的非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层(102)；在所述非故意掺杂β-Ga2O3光吸收层(102)正面淀积的肖特基势垒介质阻挡层(103)；在所述N型β-Ga2O3衬底(101)背面制作的欧姆接触电极层(104)；在所述肖特基势垒介质阻挡层(103)正面制作的半透明肖特基电极(105)；在所述半透明肖特基电极(105)正面淀积的介质钝化层(106)，所述介质钝化层(106)上刻蚀有能显露半透明肖特基电极(105)的引线孔；在所述引线孔的位置制作的接触电极(107)，所述接触电极(107)延伸至引线孔内而与半透明肖特基电极(105)连接。2.根据权利要求1所述的一种氧化镓MIS结构紫外探测器，其特征在于：所述肖特基势垒介质阻挡层(103)为SiO2层或者Al2O3层。3.根据权利要求1所述的一种氧化镓MIS结构紫外探测器，其特征在于：所述半透明肖特基电极(105)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢峰，杨国锋，
申请(专利权)人：南京紫科光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32