一种复合结构的MISIM型4H-SiC紫外探测器及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合结构的MISIM型4H

【技术实现步骤摘要】
一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器及制备方法


[0001]本专利技术属于半导体光电器件
，具体涉及一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器及制备方法。

技术介绍

[0002]紫外探测器是一种能够将紫外光信号转换成电信号的器件，紫外光电探测器在国防、紫外天文学、环境监测、火灾探测、涡轮引擎燃烧效率监测、可燃气体成分分析和生物细胞癌变检测等方面有着广阔的前景，是近年来国际上光电探测领域的热点。随着第三代宽带隙半导体材料的出现，特别是4H
‑
SiC材料，由于其具有宽带隙、高临界击穿电场和高热导率等特点，因此利用其制备的紫外光电探测器的出现推动了紫外探测技术的发展。
[0003]作为一种重要的半导体光电器件，紫外探测器的光利用率的提高会大大提升器件的工作性能。为了提高紫外探测器的光利用率，各种减反射增透膜被运用到光电半导体器件中。受限于材料、设备以及半导体工艺等方面限制，传统的减反射设计多使用平面结构薄膜，例如，使用以氧化锌、氧化硅等平面薄膜作为减反层设计，这些平面结构薄膜以膜厚尺寸来调控减反效果。
[0004]然而，由于膜厚固定，平面结构薄膜的减反性能有限，并且平面结构薄膜往往针对单波长，对大波段范围减反效果并不理想。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器及制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器，包括：镜面反射层、4H
‑
SiC衬底层、4H
‑
SiC外延层、第一界面插入层、第二界面插入层、第一透明肖特基电极、第二透明肖特基电极、InGaN/GaN量子阱层和减反阵列，其中，所述镜面反射层、所述4H
‑
SiC衬底层和所述4H
‑
SiC外延层依次层叠；所述第一界面插入层位于所述4H
‑
SiC外延层的一端，所述第二界面插入层位于所述4H
‑
SiC外延层的另一端；所述第一透明肖特基电极位于所述第一界面插入层上，所述第二透明肖特基电极位于所述第二界面插入层上；所述InGaN/GaN量子阱层位于所述4H
‑
SiC外延层上且与所述第一界面插入层和所述第二界面插入层均接触；所述减反阵列分布在所述InGaN/GaN量子阱层上。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，所述镜面反射层的材料包括银，厚度为150
‑
250nm；所述4H
‑
SiC衬底层的厚度为300
‑
500μm，材料包括N+SiC，掺杂元素包括氮离子，掺杂浓度为5
×
10
19 cm
‑3；所述4H
‑
SiC外延层的厚度为6
‑
14μm，材料包括N
‑
SiC，掺杂元素包括氮离子，掺杂
浓度为2
×ꢀ
10
16 cm
‑3；所述第一界面插入层的材料包括SiC
x
O
y
，厚度为3
‑
7nm；所述第二界面插入层的材料包括SiC
x
O
y
，厚度为3
‑
7nm；所述第一透明肖特基电极和第二透明肖特基电极的厚度均为8
‑
12nm。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述InGaN/GaN量子阱层包括若干InGaN/GaN复合层，若干所述InGaN/GaN复合层依次层叠，且所述若干InGaN/GaN复合层中贯穿设置有若干孔洞，所述若干孔洞成阵列分布。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，当所述孔洞的形状为圆形时，所述孔洞的直径为500nm
‑
800nm，相邻所述孔洞之间的间距为500nm
‑
800nm。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述减反阵列包括若干减反结构，所述若干减反结构呈阵列分布，且每个所述减反结构位于相邻两个所述孔洞之间的所述若干InGaN/GaN复合层上。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，每个所述减反结构的横截面积由下至上逐渐减小。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，每个所述减反结构的底部宽度为300
‑
500nm，每个所述减反结构的高度为60
‑
70nm，相邻所述减反结构之间的距离为500nm
‑
1μm。
[0012]本专利技术的另一个实施例提供了一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器的制备方法，包括步骤：S1、在4H
‑
SiC衬底层表面生长4H
‑
SiC外延层；S2、利用氧的等离子体方法对所述4H
‑
SiC外延层的表面进行处理，形成位于所述4H
‑
SiC外延层一端的第一界面插入层和位于4H
‑
SiC外延层另一端的第二界面插入层；S3、在所述4H
‑
SiC衬底层背面生长镜面反射层；S4、在所述第一界面插入层上制备第一透明肖特基电极，在所述第二界面插入层上制备第二透明肖特基电极，并对器件进行退火处理；S5、在所述4H
‑
SiC外延层表面制备InGaN/GaN量子阱层；S6、在所述InGaN/GaN量子阱层表面制备减反阵列。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，步骤S5包括：S51、在所述4H
‑
SiC外延层表面交替生长若干InGaN/GaN复合层；S52、在所述若干InGaN/GaN复合层中刻蚀形成若干孔洞，形成所述InGaN/GaN量子阱层。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，步骤S6包括：S61、在所述InGaN/GaN量子阱层表面生长减反层；S62、对所述减反层进行刻蚀，形成所述减反阵列。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的紫外探测器采用InGaN/GaN量子阱层和减反阵列的复合结构，InGaN/GaN量子阱层可以陷光，在阱附近放大光强，减反阵列可以减少光的反射，同时辅助采用镜面反射层以重复利用通过光，采用透明电极以进一步提高器件的光敏感区以及器件面积的光利用率，从而在四个结构的共同作用下，提升光的利用率，提高器件的探测性能。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器，其特征在于，包括：镜面反射层(1)、4H
‑
SiC衬底层(2)、4H
‑
SiC外延层(3)、第一界面插入层(4)、第二界面插入层(5)、第一透明肖特基电极(6)、第二透明肖特基电极(7)、InGaN/GaN量子阱层(8)和减反阵列(9)，其中，所述镜面反射层(1)、所述4H
‑
SiC衬底层(2)和所述4H
‑
SiC外延层(3)依次层叠；所述第一界面插入层(4)位于所述4H
‑
SiC外延层(3)的一端，所述第二界面插入层(5)位于所述4H
‑
SiC外延层(3)的另一端；所述第一透明肖特基电极(6)位于所述第一界面插入层(4)上，所述第二透明肖特基电极(7)位于所述第二界面插入层(5)上；所述InGaN/GaN量子阱层(8)位于所述4H
‑
SiC外延层(3)上且与所述第一界面插入层(4)和所述第二界面插入层(5)均接触；所述减反阵列(9)分布在所述InGaN/GaN量子阱层(8)上。2.根据权利要求1所述的复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器，其特征在于，所述镜面反射层(1)的材料包括银，厚度为150
‑
250nm；所述4H
‑
SiC衬底层(2)的厚度为300
‑
500μm，材料包括N+SiC，掺杂元素包括氮离子，掺杂浓度为5
×
10
19 cm
‑3；所述4H
‑
SiC外延层(3)的厚度为6
‑
14μm，材料包括N
‑
SiC，掺杂元素包括氮离子，掺杂浓度为2
ꢀ×ꢀ
10
16 cm
‑3；所述第一界面插入层(4)的材料包括SiC
x
O
y
，厚度为3
‑
7nm；所述第二界面插入层(5)的材料包括SiC
x
O
y
，厚度为3
‑
7nm；所述第一透明肖特基电极(6)和第二透明肖特基电极(7)的厚度均为8
‑
12nm。3.根据权利要求1所述的复合结构的MISIM型4H
‑
SiC紫外探测器，其特征在于，所述InGaN/GaN量子阱层(8)包括若干InGaN/GaN复合层，若干所述InGaN/GaN复合层依次层叠，且所述若干InGaN/GaN复合层中贯穿设置有若干孔洞，所述若干孔洞成阵列分布。4.根据权利要求3所述的复合结构的MISIM型4...

【专利技术属性】
技术研发人员：田鸿昌，杜丰羽，张玉明，汤晓燕，宋庆文，袁昊，
申请(专利权)人：陕西半导体先导技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：