铝镓氮-锆钛酸铅焦平面探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种ＡｌＧａＮ－ＰＺＴ焦平面探测器，它采用两种不同响应波段材料同相叠加集成结构。利用多层薄膜结构中不同层对于不同光子能量的光吸收的差别，实现了在紫外到红外的宽波段吸收和高分辨率的有机结合。外延层ＡｌＧａＮ作为紫外吸收层，吸收能量大于其禁带宽度的入射光子，并转化为光电流；同时作为窗口层，使能量小于其禁带宽度的入射光子透过。透过的光子被ＬａＮｉＯ↓［３］吸收转化为热量，传递给ＰＺＴ材料，利用热释电性质，得到光信号。本发明专利技术的优点是：适应大规模焦平面应用，并且可以室温工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及紫外-红外波段焦平面探测器，具体是指由多层薄膜叠加集成的铝镓氮-锆钛酸铅(AlGaN/PZT)焦平面探测器。技术背景目前报道的两个或多个窄波段集成焦平面探测器，主要集中在红外和可见 波段范围，紫外-红外波段集成的探测器报道很少，仅有二篇中国专利。 一篇题 为氮化镓基紫外-红外双色集成探测器，专利号200510026720.6。此专利 由在蓝宝石衬底上依次排列生长的^《^电极层、GaN基多量子阱、ALGa^N紫 外吸收层、叉指电极组成；要探测的紫外波长和红外波长分别由A:UGanN紫外 吸收层和GaN基多量子阱中AlxGai_xN势垒层的组分x确定。由于MSM结构的填 充因子低以及量子阱本身的特点，探测器的量子效率不易提高。另有一篇题为 AlGaN/PZT紫外/红外双波段探测器，申请号200710041610.6。该专利在宝 石基板两侧分别实现紫外和红外波段的探测，这种结构的缺点是不能用于大规 模焦平面探测器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种可以克服上述已有结构所存在的问题的 AlGaN-PZT焦平面探测器，该探测器采用薄膜结构，在衬底同一面依次排列集成， 实现紫外和可见-红外探测，可室温工作。本专利技术的AlGaN-PZT焦平面探测器，包括蓝宝石衬底1，在蓝宝石衬底1 上依次置有AlGaN结构的NIP型紫外列阵探测器件和PZT铁电复合薄膜结构的红外列阵探测器，在紫外列阵探测器和PZT铁电复合薄膜列阵探测器之间置有防止串音的多孔Si02隔热层7。所说的AlGaN紫外列阵探测器包括依次排列外延生长在蓝宝石衬底1的 A1N缓冲层2、 N型AlxGai-xN层3、 i型AlyGa卜,N层4和P型AlyGai—yN层5，在夕卜 延层上通过刻蚀形成AlGaN光敏元列阵，在N型AlxGai-xN层3上置有公共电极 12,在P型AlyGa,-yN层5上置有P电极11，侧面和正面裸露的AlGaN光敏元列 阵上置有Si02钝化层6。所说的PZT列阵探测器由置在多孔Si02隔热层7上的通过溶胶-凝胶法依次 排列生长的LaNi03层8、 PZT层9组成。LaNi03层8作为下电极层，PZT层9上 置有上电极IO。所说的紫外探测波长与AlGaN的组份有关，短波截止波长由N型AlxGai—xN 层3的组分x决定，长波截止波长由P型AlyGai-yN层5的组分y决定。本专利技术的探测器采用背入射方式工作，工作过程是当一束含有紫外、可 见、红外成分的入射光照射到器件表面时，首先透过蓝宝石衬底和A1N层，能量 大于N型ALGaJ层禁带宽度的光子被该层吸收，能量在N型Al,Ga卜,N层和P 型AlyGa卜yN层的禁带宽度中间的光子产生电子空穴对，经pn结电场加速收集， 产生光信号输出；能量小于P型AlyGa卜yN层禁带宽度的光子穿过Si02钝化层6、 多孔Si02隔热层7，在LaNi03层8上转化为热，PZT层9接受热信号，转化为电 信号输出。由于入射光垂直经过各层，产生电信号输出，因此该结构可以实现 紫外到红外的同时同位置探测。本专利技术的最大优点在于1.可以同时探测紫外到红外波段的信号，并且在紫外波段具有很高的量子 效率，可见-红外波段的光谱响应很宽。2. 该探测器在紫外波段的响应可以根据应用需求通过调整ALGa卜JM层的组 分来进行调节。3. 该探测器与大规模、高可靠性的焦平面发展方向一致，有广泛的应用前旦 豕；4. 制作工艺可行，室温工作，使用方便。 附图说明图1为本专利技术的AlGaN-PZT焦平面探测器的俯视示意图(以8X8为例)； 图2为本专利技术的焦平面探测器的结构示意图(仅画出一个单元)； 图3为本专利技术的焦平面探测器的制备工艺流程图。具体实施方式下面以紫外探测波长为250-280nm为实施例，结合附图对本专利技术的具体实 施方式作进一步的详细说明本专利技术采用常规的材料生长和器件制备工艺，通过材料逐层生长和器件刻蚀工艺实现器件结构成形，其工艺步骤如下(1) 在双面抛光的蓝宝石衬底1上，用MOCVD方法依次排列生长(见图 3(a)):0. 1-1. 5微米厚的A1N缓冲层2;0. 5-2微米厚Si掺杂浓度为1(Tciif3的N型AlxGahN层3，组份x二0. 65;0. 1-0. 4微米厚的i型AlyGa卜yN层4，组份y=0. 45;0. 05-0. 4微米厚Mg掺杂浓度为1017cm—3的P型AlyN层5，组份y=0. 45;(2) 刻蚀P型AlQ.45Ga。.55N层5和i型AlQ.45GaQ.55N层4的部分区域，形成台 面结构(见图3(b));并生长O. l-0.5微米厚SiO2钝化层6;(3) 溶胶-凝胶法依次生长(见图3(C)):0. 1-0. 5微米厚多孔Si02隔热层7; 0. 02-0. 2微米厚LaNi03吸收层8;(4) 刻蚀部分LaNi03吸收层8，留下的部分LaNi03吸收层8作为下电极层； 溶胶-凝胶法生长0. 02-0. 5微米厚PZT薄膜9;在PZT薄膜上光刻生长0. 02-0. 1 微米厚Pt上电极10作为引出电极(见图3(d));(5) 分别刻蚀到N-Al。.65Ga。.35N层3和P-Al。.45Ga。.5sN层5，在N-AlQ.65Ga。.35N 层3上制备Ti/Al/Ti/Au公共电极12，在P-Al。.45Ga(,.55N层5上制备Ni/Au电极， 并且该Ni/Au电极通过台面的侧面延伸至LaNi03吸收层8，与LaNi03吸收层电 学接触，Ni/Au电极既作为AlGaN探测器的P电极11又作为PZT探测器的下电 极层的引出电极(见图2)。芯片上生长铟柱，.与读出电路倒焊互连，即完成AlGaN-PZT焦平面探测器 的制备，图中未画出铟柱与读出电路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＡｌＧａＮ－ＰＺＴ焦平面探测器，包括：蓝宝石衬底（１），其特征在于：在蓝宝石衬底（１）上依次置有ＡｌＧａＮＮＩＰ型紫外列阵探测器和ＰＺＴ铁电复合薄膜红外列阵探测器；在紫外列阵探测器和ＰＺＴ铁电复合薄膜列阵探测器之间置有防止串 音的多孔ＳｉＯ↓［２］隔热层（７）。

【技术特征摘要】
1.一种AlGaN-PZT焦平面探测器，包括蓝宝石衬底(1)，其特征在于在蓝宝石衬底(1)上依次置有AlGaN NIP型紫外列阵探测器和PZT铁电复合薄膜红外列阵探测器；在紫外列阵探测器和PZT铁电复合薄膜列阵探测器之间置有防止串音的多孔SiO2隔热层(7)。2. 根据权利要求l的一种AlGaN-PZT焦平面探测器，其特征在于所说的 AlGaN紫外列阵探测器包括依次排列外延生长在蓝宝石衬底(1)的A1N缓冲 层(2)、 N型AlxGa卜xN层(3)、 i型AlxGai-xN层(4)和P型AlxGai_xN层(5)， 在外延层上通过刻蚀形成AlGaN光敏元列阵；在N型AlxGai-xN层(3)上置有公 共电极(12)，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，孙璟兰，王妮丽，李向阳，陈杰，刘向阳，韩莉，孟祥建，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]