[发明专利]氧化物半导体基光电探测器及提高其性能的方法

权利要求书

1.一种提高氧化物半导体基光电探测器性能的方法，其特征在于：该方法对基片上的有源层材料表面进行氟元素掺杂，从而填充在制备有源层材料的过程中产生的氧空位，然后制作电极形成光电探测器，氟元素掺杂使得光电探测器的探测率提高以及恢复时间缩短，其中有源层材料为氧化物半导体；

所述的提高氧化物半导体基光电探测器性能的方法，包括以下步骤：

步骤1、衬底的表面处理：将蓝宝石衬底分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗1-10min，然后用氮气吹干，并采用热板在80-150℃温度下烘烤5-15min以去除基片表面的水汽，保证蓝宝石衬底表面清洁、干燥；

步骤2、β-Ga₂O₃薄膜的制备：采用分子束外延法在步骤1清洗干净的蓝石衬底上外延生长厚度为50-150nm的β-Ga₂O₃薄膜，生长条件为：背底真空度为1.5×10^-5Torr，生长温度为720-780℃，Ga源温度为920-960℃，射频电源输入功率为300W，射频电源反射功率为6W，通入氧气的流量为1-3sccm；

步骤3、氟元素掺杂：采用等离子体处理方法将步骤2中外延生长的β-Ga₂O₃薄膜进行氟元素掺杂，氟等离子体处理条件为：通入CF₄的流量为80sccm，通入O₂的流量为8sccm，射频电源的有效功率为30W，在以上条件不变的情况下，将β-Ga₂O₃薄膜进行氟等离子体处理，处理时间为：5min、10min、15min；

步骤4、光刻过程：1、涂胶，将AZ5214反转光刻胶以3000r/min的转速均匀涂覆在步骤3中薄膜上；2、前烘，涂覆后的光刻胶在100℃下烘焙60s；3、第一次曝光，将设计好的光刻板覆盖在光刻胶上，曝光时间为0.3s-2.0s；4、后烘，曝光后的光刻胶在120℃下烘焙90s；5、泛曝，无光刻板，曝光时间为45s；6、显影，将泛曝后的样品放入显影液中，显影时间为30s；7、检查，检查叉指宽度、叉指间距是否满足设定的尺寸；

步骤5、金属电极的沉积：利用电子束蒸发法蒸镀金属Ti，厚度10-20nm，蒸发速率保持在0.1nm/s；然后在Ti层上再蒸镀金属Al，厚度100-200nm，蒸发速率保持在2nm/s，沉积完金属后，将样品依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水中，去除光刻胶及多余的Ti、Al，从而得到图形化电极层；

步骤6、快速退火：将步骤5得到的样品在氮气保护气体下，以50℃/s的升温速率由室温升至400℃，退火5min，改善金属与半导体的接触，最终得到基于表面氟掺杂的β-Ga₂O₃薄膜金属-半导体-金属探测器。

2.权利要求1所述方法制备得到的氧化物半导体基光电探测器。