一种异质结紫外场效应光电晶体管及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种异质结紫外场效应光电晶体管及制备方法，光电晶体管包括镜面反射层、4H

A heterojunction ultraviolet field effect phototransistor and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种异质结紫外场效应光电晶体管及制备方法


[0001]本专利技术属于半导体光电器件
，具体涉及一种异质结紫外场效应光电晶体管及制备方法。

技术介绍

[0002]光电探测器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件，可用于光探测工作、光控开关及图像传感器等。场效应晶体管结构的光电探测器，具有很好的光响应特性和电学特性，是一种新颖、潜力巨大的光电探测器件。
[0003]目前，氧化镓基紫外探测器和碳化硅基紫外探测器因其卓越的探测能力备受关注，二者在日盲波段均有响应峰值，且两者都是优秀的耐高温材料。为提升紫外探测器的性能，通常采用改变器件设计结构的方法，例如改变器件的物理尺寸、不同区域尺寸、外延参数等，或者采用光学结构设计，利用平面的减反薄膜实现减反增透、增加光学利用的效果。
[0004]然而，受制于目前器件的制备工艺限制，无法实现同时采用改变器件设计结构和光学结构设计的方法。

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异质结紫外场效应光电晶体管及制备方法。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异质结紫外场效应光电晶体管，包括：镜面反射层、4H
‑
SiC衬底层、4H
‑
SiC外延层、β
‑
Ga2O3外延功能层、欧姆接触电极、复合减反层、蛾眼减反阵列结构、栅氧层和透明栅电极，其中，所述镜面反射层、所述4H
‑
SiC衬底层、所述4H
‑
>SiC外延层和所述β
‑
Ga2O3外延功能层依次层叠；所述欧姆接触电极、所述复合减反层、所述栅氧层均位于所述β
‑
Ga2O3外延功能层上，且所述欧姆接触电极位于所述β
‑
Ga2O3外延功能层的两端，所述栅氧层位于所述β
‑
Ga2O3外延功能层的中间位置，所述复合减反层位于所述欧姆接触电极和所述栅氧层之间；所述蛾眼减反阵列结构分布在所述复合减反层上；所述透明栅电极位于所述栅氧层上。
[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β
‑
Ga2O3外延功能层的厚度为400
‑
600nm，材料包括N型β
‑
Ga2O3，掺杂浓度为1
×
10
17 cm
‑3；所述栅氧层的材料包括HfO2，厚度为8
‑
12nm；
所述透明栅电极的厚度小于为8
‑
12nm。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述复合减反层包括至少两层减反层，所述至少两层减反层层叠设置。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，每层所述减反层的材料包括五氧化二钽、二氧化硅、二氧化钛或氧化锌，每层所述减反层的厚度为1
‑
2nm。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述复合减反层包括第一减反层和第二减反层，其中，第一减反层位于所述β
‑
Ga2O3外延功能层和所述第二减反层之间；所述第一减反层的材料包括五氧化二钽，所述第二减反层的材料包括二氧化硅。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述蛾眼减反阵列结构包括若干阵列分布的圆锥体。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述4H
‑
SiC外延层和所述β
‑
Ga2O3外延功能层之间。
[0012]本专利技术的另一个实施例提供了一种异质结紫外场效应光电晶体管的制备方法，包括步骤：S1、在4H
‑
SiC衬底层表面生长4H
‑
SiC外延层；S2、在所述4H
‑
SiC衬底层背面生长镜面反射层；S3、在所述4H
‑
SiC外延层的表面生长β
‑
Ga2O3外延功能层；S4、在所述β
‑
Ga2O3外延功能层的表面两端生长欧姆接触金属，形成欧姆接触电极；S5、在所述β
‑
Ga2O3外延功能层的表面制备复合减反层，使得所述复合减反层位于所述欧姆接触电极的内侧；S6、制备蛾眼减反阵列结构，并将其转移到所述复合减反层上；S7、在所述β
‑
Ga2O3外延功能层的表面制备栅氧层，使得所述栅氧层位于所述复合减反层之间；S8、在所述栅氧层上制备透明栅电极。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，步骤S1和步骤S2之间还包括步骤：对所述4H
‑
SiC外延层进行氧的等离子体方法预处理，形成缓冲层。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术的异质结紫外场效应光电晶体管结合蛾眼减反阵列结构、复合减反层以及透明栅电极结构，可以最大程度的利用光，提高器件的光学利用率，同时氧化镓和碳化硅双功能层提升了探测器的高响应宽度，提升了器件的探测性能。
[0015]2、本专利技术的异质结紫外场效应光电晶体管中采用的材料均为耐高温材料，使得器件受制备过程中的高温工艺的影响较小，从而得到性能优良的器件，同时使得器件可应用于高温环境，提高器件的使用寿命。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种异质结紫外场效应光电晶体管的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种异质结紫外场效应光电晶体管的结示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种异质结紫外场效应光电晶体管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。
[0018]实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种异质结紫外场效应光电晶体管的结构示意图。
[0019]该紫外场效应光电晶体管包括：镜面反射层1、4H
‑
SiC衬底层2、4H
‑
SiC外延层3、β
‑
Ga2O3外延功能层4、欧姆接触电极5、复合减反层6、蛾眼减反阵列结构7、栅氧层8和透明栅电极9。其中，镜面反射层1、4H
‑
SiC衬底层2、4H
‑
SiC外延层3和β
‑
Ga2O3外延功能层4依次层叠。欧姆接触电极5、复合减反层6、栅氧层8均位于β
‑
Ga2O3外延功能层4上，且欧姆接触电极5位于β
‑
Ga2O3外延本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质结紫外场效应光电晶体管，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)、β
‑
Ga2O3外延功能层(4)、欧姆接触电极(5)、复合减反层(6)、蛾眼减反阵列结构(7)、栅氧层(8)和透明栅电极(9)，其中，所述镜面反射层(1)、所述4H
‑
SiC衬底层(2)、所述4H
‑
SiC外延层(3)和所述β
‑
Ga2O3外延功能层(4)依次层叠；所述欧姆接触电极(5)、所述复合减反层(6)、所述栅氧层(8)均位于所述β
‑
Ga2O3外延功能层(4)上，且所述欧姆接触电极(5)位于所述β
‑
Ga2O3外延功能层(4)的两端，所述栅氧层(8)位于所述β
‑
Ga2O3外延功能层(4)的中间位置，所述复合减反层(6)位于所述欧姆接触电极(5)和所述栅氧层(8)之间；所述蛾眼减反阵列结构(7)分布在所述复合减反层(6)上；所述透明栅电极(9)位于所述栅氧层(8)上。2.根据权利要求1所述的异质结紫外场效应光电晶体管，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β
‑
Ga2O3外延功能层(4)的厚度为400
‑
600nm，材料包括N型β
‑
Ga2O3，掺杂浓度为1
×
10
17 cm
‑3；所述栅氧层(8)的材料包括HfO2，厚度为8
‑
12nm；所述透明栅电极(9)的厚度为8
‑
12nm。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋庆文，杜丰羽，张玉明，汤晓燕，袁昊，田鸿昌，
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：