MSM型多孔氧化嫁日盲探测器及其制造方法技术

本公开提供了一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器及其制造方法，其中探测器包括：外延结构和在外延结构表面蒸镀的MSM电极；外延结构包括：衬底、衬底上的u‑GaN外延层和u‑GaN外延层上的n‑GaN外延层；在n‑GaN外延层上层进行电化学腐蚀得到多孔结构的n‑GaN外延层，对多孔结构的n‑GaN外延层进行氧化处理得到多孔结构的氧化嫁外延层；MSM电极蒸镀在多孔结构的氧化嫁外延层表面。本公开通过热氧化法氧化多孔结构的n‑GaN制备多孔氧化嫁日盲探测器能够显著增大氧化嫁薄膜的比表面积，使更多的氧分子在多孔氧化嫁的表面发生吸附和解吸附，从而大幅度提高氧化嫁探测器的紫外探测性能。

MSM type porous oxidation day blind detector and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
MSM型多孔氧化嫁日盲探测器及其制造方法
本公开涉及半导体
，尤其涉及一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器及其制造方法。
技术介绍
太阳光中紫外辐射占其总辐射量的7％，是地球最主要的紫外辐射光源。当太阳的紫外辐射通过大气层时，大气层中的臭氧层会吸收200～280nm紫外光，使得这一波段紫外辐射在近地大气中几乎不存在，因此，该波段的紫外辐射又被称为日盲紫外。由于没有来自太阳的背景辐射干扰，日盲型紫外探测器拥有背景噪声小、可全天候工作等诸多优点，可广泛应用于导弹预警、火焰探测、电晕探测以及医疗等领域，具有极高的军事和民用价值。氧化嫁材料具备优良的光学特性、化学稳定性以及较高的机械强度，禁带宽度在4.8eV附近，其对应的波长正好位于日盲区，对于可见光区的辐射几乎没有反应，不需要通过掺杂来调整禁带宽度就已经可以很好的适应日盲紫外探测的需求，无需添加昂贵的滤光片。这个特点使氧化嫁材料在紫外探测领域具有明显的优势，相比于制备工艺复杂，价格昂贵的SiC、AlGaN等材料，具有价格便宜、制备方法简单、便于大批量生产等优势。氧化嫁薄膜材料相较于其单晶材料以及纳米结构材料有着更为多样化的制备方法、较为成熟的工艺条件，其当前主流的制备方法包括分子束外延、金属有机化学气相沉积以及GaN热氧化法。由于氧化嫁对于生长条件要求较高，采用分子束外延、金属有机化学气相沉积制备的氧化嫁薄膜材料成本昂贵、生长速率慢、缺乏合适的衬底，限制了氧化嫁薄膜材料的广泛应用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器及其制造方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器，包括：外延结构和在外延结构表面蒸镀的MSM电极；外延结构包括：衬底、衬底上的u-GaN外延层和u-GaN外延层上的多孔结构的氧化嫁外延层；MSM电极蒸镀在多孔结构的氧化嫁外延层表面。在本公开的一些实施例中，多孔结构的氧化嫁外延层还包括横向分布的孔洞和/或纵向分布的孔洞，孔隙率为10％-90％，孔径尺寸为5nm-1μm。在本公开的一些实施例中，外延结构的厚度为100nm-10μm；u-GaN外延层的厚度为0-10μm；MSM电极为叉指型MSM电极。根据本公开的另一个方面，提供了一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器的制备方法，包括：步骤A：选择一外延结构，外延结构包括衬底、u-GaN外延层和n-GaN外延层；步骤B：n-GaN外延层通过电化学腐蚀，制成多孔结构的n-GaN外延层；步骤C：将多孔结构的n-GaN外延层进行氧化，制成多孔结构的氧化嫁外延层；步骤D：通过光刻、蒸镀金属和负胶剥离工艺制备MSM电极；步骤E：进行快速退火，在MSM电极金属与多孔结构的氧化嫁外延层之间形成欧姆接触或肖特基接触。在本公开的一些实施例中，步骤B包括：子步骤B1：对n-GaN外延层进行表面清洗；子步骤B2：n-GaN外延层与铟电极接触作为电化学腐蚀的阳极，Pt电极与电解质接触作为阴极；子步骤B3：通过磁控搅拌电解质进行电化学腐蚀，制成多孔结构的n-GaN外延层。在本公开的一些实施例中，步骤C包括：子步骤C1：将多孔结构的n-GaN外延层放入石英管式炉中进行炉内氧化；子步骤C2：氧化处理前需先将石英管中通入O2，进行氧化处理；子步骤C3：氧化处理中控制O2的通量为0-300sccm；氧化温度为600℃-1100℃；氧化时间为10min-6h，制成多孔结构的氧化嫁外延层。在本公开的一些实施例中，步骤D包括：子步骤D1：在多孔结构的氧化嫁外延层表面制备出光刻胶图形；子步骤D2：在制备出光刻胶图形的多孔结构的氧化嫁外延层表面蒸镀金属电极；子步骤D3：通过负胶剥离工艺剥离金属电极，制备出叉指型MSM电极。在本公开的一些实施例中，还包括：步骤F：将衬底减薄，进行抛光；步骤G：将磨抛后的器件进行划片、裂片。在本公开的一些实施例中，u-GaN外延层的掺杂浓度为1x1017cm-3，n-GaN外延层的掺杂浓度在1018-1019cm-3。在本公开的一些实施例中，子步骤D2采用电子束蒸镀制备金属电极中金属体系为Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Au/Ti或石墨烯中任一个电极体系。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开MSM型多孔氧化嫁日盲探测器及其制造方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本公开通过热氧化法氧化多孔结构的n-GaN制备多孔氧化嫁日盲探测器能够显著增大氧化嫁薄膜的比表面积，使更多的氧分子在多孔氧化嫁的表面发生吸附和解吸附，从而大幅度提高氧化嫁探测器的紫外探测性能。(2)本公开采用GaN热氧化法制备氧化嫁，经济实用，成本低廉，适合在工业领域进一步推广。附图说明图1为本公开实施例MSM型多孔氧化嫁日盲探测器外延结构示意图。图2为本公开实施例MSM型多孔氧化嫁日盲探测器在外延结构上制作多孔GaN的结构示意图。图3为本公开实施例MSM型多孔氧化嫁日盲探测器氧化多孔GaN制备出的多孔氧化嫁的结构示意图。图4为本公开实施例MSM型多孔氧化嫁日盲探测器使用的叉指型MSM电极的结构示意图。图5为本公开实施例MSM型多孔氧化嫁日盲探测器制造方法的流程框图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】10-外延结构；11-衬底；12-u-GaN外延层；13-n-GaN外延层；20-多孔结构的n-GaN外延层；30-多孔结构的氧化嫁外延层；40-MSM电极。具体实施方式本公开提供了一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器及其制造方法，其中探测器包括：外延结构和在外延结构表面蒸镀的MSM电极；外延结构包括：衬底、衬底上的u-GaN外延层和u-GaN外延层上的n-GaN外延层；在n-GaN外延层上层进行电化学腐蚀得到多孔结构的n-GaN外延层，对多孔结构的n-GaN外延层进行氧化处理得到多孔结构的氧化嫁外延层；MSM电极蒸镀在多孔结构的氧化嫁外延层表面。本公开通过热氧化法氧化多孔结构的n-GaN制备多孔氧化嫁日盲探测器能够显著增大氧化嫁薄膜的比表面积，使更多的氧分子在多孔氧化嫁的表面发生吸附和解吸附，从而大幅度提高氧化嫁探测器的紫外探测性能。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器。图1为本公开实施例MSM型多孔氧化嫁日盲探测器外延结构示意图。图2为本公开实施例MSM型多孔氧化嫁日盲探测器在外延本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器，包括：外延结构和在所述外延结构表面蒸镀的MSM电极；/n所述外延结构包括：衬底、衬底上的u-GaN外延层和u-GaN外延层上的多孔结构的氧化嫁外延层；所述MSM电极蒸镀在所述多孔结构的氧化嫁外延层表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器，包括：外延结构和在所述外延结构表面蒸镀的MSM电极；
所述外延结构包括：衬底、衬底上的u-GaN外延层和u-GaN外延层上的多孔结构的氧化嫁外延层；所述MSM电极蒸镀在所述多孔结构的氧化嫁外延层表面。


2.根据权利要求1所述的探测器，其中，所述多孔结构的氧化嫁外延层还包括横向分布的孔洞和/或纵向分布的孔洞，孔隙率为10％-90％，孔径尺寸为5nm-1μm。


3.根据权利要求1所述的探测器，其中，所述外延结构的厚度为100nm-10μm；所述u-GaN外延层的厚度为0-10μm；所述MSM电极为叉指型MSM电极。


4.一种MSM型多孔氧化嫁日盲探测器的制备方法，包括：
步骤A：选择一外延结构，所述外延结构包括衬底、u-GaN外延层和n-GaN外延层；
步骤B：n-GaN外延层通过电化学腐蚀，制成多孔结构的n-GaN外延层；
步骤C：将多孔结构的n-GaN外延层进行氧化，制成多孔结构的氧化嫁外延层；
步骤D：通过光刻、蒸镀金属和负胶剥离工艺制备MSM电极；
步骤E：进行快速退火，在MSM电极金属与多孔结构的氧化嫁外延层之间形成欧姆接触或肖特基接触。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述步骤B包括：
子步骤B1：对n-GaN外延层进行表面清洗；
子步骤B2：n-GaN外延层与铟电极接触作为电化学腐蚀的阳极，Pt电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏同波，孟瑞林，姬小利，谭晓宇，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11