[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，特别是涉及一种低成本大尺寸宽带隙非晶态氧化物半导体的金属-半导体-金属(MSM)型紫外探测器及其制造方法。

背景技术

近年来，随着天文、高能物理、空间技术等领域的研究和探索工作的不断深入，对紫外探测技术和探测材料提出了更高的要求。紫外(UV)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光电探测技术，在军事和民用方面均有很高的应用价值。军事上，紫外探测技术可用于导弹制导、导弹预警、紫外通信、紫外干扰、光电对抗等领域，这些已引起军方的高度重视。紫外探测技术在民用领域巾，可用于紫外天文学、紫外树脂同化、燃烧工程及紫外水净化处理巾的紫外线测量、火焰探测、生物效应、天际通信及环境污染检测等非常广泛的领域。

相比于传统红外探测器，紫外探测具备独特优势：比如说紫外探测可以用于在白天探测导弹或飞机，如果此时用红外，会受日光影响。紫外线在进入大气层时被吸收(200-290nm，日盲区)，而红外线则能穿过大气，所以大气环境里的红外干扰比较严重，而紫外环境相对较干净。所以紫外探测器可以在强红外干扰环境下探测热源。而且现在有的加油站里也在用紫外热源探测器来探测是否有危险热源。而红外探测器就容易因为干扰热源太多而产生误报警。

紫外探测技术的关键是研制高灵敏度、低噪声的紫外探测器。紫外成像的探测器可大致分为两类：光阴极探测器和半导体探测器。相比光阴极探测器，半导体紫外探测不仅更紧凑，更坚固，具有更高的量子效率，驱动电压更低，而且还能在高温环境中获得更好的稳定性。典型的紫外固体探测器有Si(或者GeSi，PtSi等)紫外探测器、SiC紫外探测器以及AlGaN(或者GaN)紫外探测器。制作的工艺方法包括化学气相沉积法(CVD)、金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、脉冲激光沉积法(PLD)、溶胶-凝胶法(SOL-GEL)、水热法等。上述方法中半导体材料一般处于多晶态、晶态或者超晶格。

ZnO是一种直接带隙宽禁带氧化物半导体材料，可作为紫外探测器的材料，室温下其禁带宽度约为3.37eV，激子复合能高达60meV。不仅如此，ZnO还具有生长温度低、较低的电子诱生缺陷、阈值电压低等优点，并且原料易得、价廉、无污染。常见的制作方法为磁控溅射法(Sputter)、化学气相沉积法(CVD)、金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、脉冲激光沉积法(PLD)、溶胶-凝胶法(SOL-GEL)、水热法等。

然而，在上述方法中ZnO薄膜一般处于多晶态或者晶态，制作工艺复杂，成本高，有效面积(晶态区)小，薄膜均匀性差，探测效率低，载流子漂移速度低等。

综上所述，现有的半导体紫外探测器由于其所用的半导体材料处在多晶态或晶态，具有效率低、成本高、薄膜均匀性差等等缺点。因此发展一种高效低成本大面积均匀的紫外探测半导体材料具有很大意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有多晶态或者晶态ZnO基宽带半导体薄膜在紫外探测器中的工艺、成本、均匀性、响应效率和反应速度等一系列问题，提供一种新型的高效低成本大面积均匀的应用于紫外探测的非晶态氧化物半导体材料。

本发明提供了一种半导体器件，包括衬底、位于衬底上的宽带隙(＞3.0eV)非晶态氧化物半导体以及位于非晶态氧化物半导体上的相对的两个金属电极，其中，非晶态氧化物半导体为掺In的ZnO基半导体或其它二元或多元非晶态氧化物半导体。

本发明还提供了一种半导体器件的制造方法，包括：在衬底上通过磁控溅射法淀积非晶态氧化物半导体，在非晶态氧化物半导体溅射相对的两个淀积金属电极，其中，非晶态氧化物半导体为掺In的ZnO基半导体或其它二元或多元非晶态氧化物半导体。