[发明专利]一种自下而上生长AlGaN基紫外及深紫外探测器阵列的方法

说明书

本发明公开了一种自下而上生长AlGaN基紫外及深紫外探测器阵列的方法，属于半导体技术领域。本发明解决了AlGaN基探测器阵列制备过程中，刻蚀工艺需要有毒气体、刻蚀工艺复杂、刻蚀后器件存在漏电通道的问题，所述方法包括以下步骤：(1)生长N型AlGaN基材料；(2)制备掩膜材料；(3)制备生长窗口；(4)生长I型AlGaN基材料和P型AlGaN基材料；(5)分别在N型AlGaN基材料和P型AlGaN基材料上制备欧姆接触电极。本发明方法避免了AlGaN基探测器阵列制备过程中有毒气体的使用，解决了刻蚀台面存在漏电通道的问题，并且工艺简单，成本低廉，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种自下而上生长AlGaN基紫外及深紫外探测器阵列的方法。

背景技术

AlGaN基材料属于直接宽带隙半导体材料，通过调节AlGaN中的Al的组分，AlGaN的禁带宽度能够在3.4ev～6.2ev范围内连续可调，进而使得AlGaN基紫外探测器能够实现对200nm～365nm波段紫外光的本征探测。另外，AlGaN基材料具有化学稳定性和热稳定性，抗辐照能力强等优势，因此，AlGaN基材料是研制紫外及深紫外探测器的理想材料，AlGaN紫外及深紫外探测器具有全固态，体积小，抗辐照能力强，适合在苛刻条件下工作等优势。与传统的Si紫外探测器和光电倍增管相比，AlGaN紫外探测器能够本征实现对紫外及深紫外光探测，避免了Si紫外探测器复杂的光过滤系统的使用；与传统的光电倍增管相比，AlGaN紫外探测器具有全固态，无需制冷系统等优势。

近年来，由于国内外的许多研究组都纷纷将研究重心转移到AlGaN基紫外及深紫外光电材料和器件的研究上，所以在AlGaN基紫外及深紫外探测器研究方面取得了一定的突破和进展，成功研制了各种结构的AlGaN基紫外及深紫外探测器，其中，包括金属-半导体-金属结构、肖特基结构和PIN结构的探测器。其中PIN结构探测器具有响应速度快、暗电流低、便于集成等优势被视为最有前景的AlGaN基紫外及深紫外探测器的结构，使得AlGaN基紫外及深紫外探测器备受关注。

但是，到目前为止，AlGaN基紫外及深紫外探测器通常利用自上而下的刻蚀工艺来实现，即在蓝宝石等衬底上，利用金属有机化学气相沉积的方法(MOCVD)或者分子束外延的方法(MBE)生长PIN结构的AlGaN基材料外延层，然后通过光刻工艺界定AlGaN基紫外及深紫外探测器光敏面的尺寸，接下来利用干法刻蚀工艺刻蚀台面。由于生长AlGaN基材料的衬底为蓝宝石等绝缘衬底，因此AlGaN基光电子器件和微电子器件需采用平面结构。对于自上而下依次为P型AlGaN-I型AlGaN-N型AlGaN-衬底的结构材料而言，需要通过刻蚀工艺刻蚀至N型AlGaN基材料，获得PIN结构台面。然后利用介电材料，如SiO₂对刻蚀台面进行钝化，以减少漏电通道，最后，通过分别在P型AlGaN和N型AlGaN材料上制备欧姆接触电极，完成AlGaN基紫外及深紫外探测器阵列。其中，AlGaN基材料刻蚀工艺困难，由于AlGaN基材料化学稳定性好，湿法腐蚀及一般的干法腐蚀所用气体均无法与AlGaN基材料反应，AlGaN基材料的刻蚀气体为反应活性高的Cl₂等，而Cl₂是有毒气体，因此AlGaN基材料刻蚀存在安全隐患和环境污染隐患。此外，AlGaN基材料的刻蚀对刻蚀系统要求苛刻，需要整个系统均需耐腐蚀系统。而且，刻蚀后的AlGaN基材料台面存在很多漏电通道，需要进一步做钝化处理，增加了AlGaN基紫外及深紫外探测器阵列的工艺难度。

因此，如果能够通过有效的手段解决AlGaN基材料的刻蚀问题，将大大推动AlGaN基紫外及深紫外探测器的发展和应用。

发明内容