[发明专利]一种β-Ga2

权利要求书

1.一种β-Ga₂O₃基日盲紫外光电探测器阵列，其特征在于，按层次从下到上依次为：β-Ga₂O₃光吸收层、下电极层、氧化物薄膜绝缘层和上电极层；

β-Ga₂O₃光吸收层通过在单晶基片或在蓝宝石衬底上利用磁控溅射、分子束外延、脉冲激光沉积或溶胶凝胶方法中的一种生长β-Ga₂O₃薄膜，待β-Ga₂O₃薄膜生长完毕，对所得的β-Ga₂O₃薄膜进行原位退火；在β-Ga₂O₃光吸收层上通过下电极掩膜版制备下电极层，得到列导线和叉指电极；所述的列导线在β-Ga₂O₃光吸收层表面等间距排布，每个列导线上等间距排布若干叉指电极，每个叉指电极与列导线呈相同角度排列；在下电极层上通过绝缘块阵列掩膜版制作氧化物薄膜绝缘层，然后在氧化物薄膜绝缘层上用上电极掩膜版制作上电极层，得到行导线；所述的行导线垂直于列导线等间距排布，行导线与列导线的交叉部分中间布置氧化物薄膜绝缘层；每个叉指电极的另一端连接在行导线上；

所述的探测器阵列中β-Ga₂O₃光吸收层厚度为150-250nm；下电极层厚度为60-120nm；氧化物薄膜绝缘层厚度为180-220nm；上电极层厚度为80-150nm；

所述的叉指电极布置在行导线和列导线分割的空间内，并按导线间距以矩阵方式排列；每一列叉指电极的阳极都接在本列的列导线上，行导线连接每一行叉指电极的阴极；

β-Ga₂O₃基日盲紫外光电探测器阵列的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、采用β-Ga₂O₃单晶基片或者以c面蓝宝石单晶为衬底，采用磁控溅射生长沿着晶面择优生长后原位退火的β-Ga₂O₃薄膜作为β-Ga₂O₃光吸收层；

溅射功率80W，溅射气压1Pa，反应气体Ar，沉积温度750℃，沉积时间100min，待薄膜生长完毕，对所得的β-Ga₂O₃薄膜进行原位退火，退火温度700-800℃，退火时间1-2小时；

步骤二、在β-Ga₂O₃光吸收层上制备下电极层，得到列导线和叉指电极阵列；

下电极掩模版两个相邻叉指电极的中心间距为1000μm，指宽为10μm，与列导线呈45度角排列，列导线长5000μm，宽50μm，保证每一列叉指电极元件的阳极都接在本列的列导线上；具体步骤如下：

步骤201、在沉积好的β-Ga₂O₃光吸收层上旋涂AZ5214反转光刻负胶并前烘；

甩胶速度4000rpm，甩胶时间1min，前烘2min，温度为95℃；

步骤202、利用下电极掩膜版在光刻机上曝光；

曝光时间为2s，在105℃下反转烘1min30s后，无掩膜板泛曝光47s；

步骤203、显影后打胶，再利用磁控溅射，物理气相沉积、热蒸发和电子束蒸发镀下电极；

用RX3038显影液显影45s，去离子水清洗30s；利用下电极掩膜版在光刻机上曝光继续用RIE-10打胶30s，利用各向同性的氧等离子体构造出梯度结构、功率为50w、氧流量40sccm、氧压3pa，然后利用物理气相沉积镀Ti/Au电极，溅射功率80w，气氛为Ar；

步骤204、最后用去胶液去胶剥离，得到列导线和叉指电极阵列；

用Remover PG去胶液在70℃下去胶30min，超声清洗10s，去离子水冲洗；

步骤三、在镀好下电极层的样品上制备氧化物薄膜绝缘层；

具体步骤如下：

步骤301、利用原子层沉积或化学气相沉积方法，在样品生长氧化物薄膜；

具体为：在镀好下电极的样品上用等离子体辅助化学气相沉积方法沉积氧化硅绝缘层，SH₄和NO作为反应源，沉积温度400℃、功率为800W、沉积时间为66s；

步骤302、在生长好的氧化物薄膜上旋涂AZ5214反转光刻正胶并前烘；

甩胶速度4000rpm，甩胶时间1min，前烘2min，温度为95℃；

步骤303、利用绝缘块阵列掩膜版在光刻机上套刻曝光；

曝光时间为8.5s，用RX3038显影液显影45s，去离子水清洗30s，继续，用RIE-10刻蚀13min，气氛为CHF₃、功率为90w、流量30sccm、气压1.3pa；

步骤304、显影后进行刻蚀；

步骤305、最后去胶液去胶剥离得到绝缘块阵列；

用Remover PG去胶液在70℃下去胶30min，超声清洗10s、去离子水冲洗；除横纵导线交叉处有绝缘块，其它部分的绝缘层都被刻蚀掉，露出下电极部分；

绝缘块掩模版上绝缘块边长100μm，中心间距为两个列导线之间的距离1000μm，绝缘块的边长大于导线的宽度，充分保证所有行导线与列导线间绝缘；

步骤四、在沉积好氧化物薄膜绝缘层的样品上制备上电极层，得到行导线；

上电极掩模版导线长5000μm，宽50μm，导线两端接口都有扩大，方便测试引线；

具体步骤如下：

步骤401、在长好绝缘块的样品上旋涂AZ5214反转光刻负胶并前烘；

甩胶速度4000rpm，甩胶时间1min，前烘2min，温度为95℃；

步骤402、利用上电极掩膜版在光刻机上套刻曝光；

曝光时间为2s，在105℃下反转烘1min30s，然后无掩膜板泛曝光47s；

步骤403、显影后打胶，再利用磁控溅射，物理气相沉积、热蒸发和电子束蒸发等方法镀下电极；

用RX3038显影液显影45s，去离子水清洗30s，继续用RIE-10打胶30s，然后利用PVD镀Ti/Au电极；

步骤404、最后去胶液去胶剥离得到行导线；

用Remover PG去胶液在70℃下去胶30min，超声清洗10s、去离子水冲洗；最终，叉指电极两端分别连接行列导线；

步骤五、将制备好的探测器阵列用陶瓷封装器进行封装，得到β-Ga₂O₃基日盲紫外光电探测器阵列。