[发明专利]用于紫外红外双色探测的紫外光电探测器及其制备方法

说明书

用于紫外红外双色探测的紫外光电探测器及其制备方法，涉及紫外光电探测器。探测器为p‑i‑n外延结构，在衬底的Si面上外延生长N型SiC缓冲层并作为p‑i‑n的N型欧姆接触层，在N型SiC缓冲层上外延生长i型层并作为光子吸收层，在i型层上外延一层P⁺型层并构成紫外探测芯片的p‑i‑n结构；在P⁺型层的钝化层上刻蚀P型电极窗口并设有P型电极和焊盘；在N型SiC缓冲层的钝化层上刻蚀N型电极窗口并设有N型电极与焊盘。对外延片清洗；先后制备隔离保护倾斜台面，红外信号的透过窗口，SiO₂钝化层，P型电极、N型电极、P型焊盘和N型焊盘，红外抗反射层，得用于紫外红外双色探测的紫外光电探测器。

技术领域

本发明涉及紫外光电探测器，尤其是涉及在实现紫外信号探测的同时，又能保证有足够的红外透过率，以满足紧贴其后共轴的红外探测器能有效探测入射红外信号要求的用于紫外红外双色探测的紫外光电探测器及其制备方法。

背景技术

紫外探测技术已经越来越显示出其重要性，并在高压输电变电系统的紫外电弧检测、医用紫外荧光检测、环境污染监测等方面得到应用，半导体材料的紫外探测器具有成本低、无需高压、体积小和能实现焦平面探测等优势有利于受到重视。现有的半导体紫外探测器采用硅基、氮化镓(GaN)基或碳化硅(SiC)材料。其中碳化硅(SiC)材料由于其独特的材料特性，使其具有在紫外探测的独特优势([1]王玉霞，何海平，汤洪高.宽带隙半导体材料SiC研究进展及其应用.硅酸盐学报,2002，30(3)：372-381；[2]X.P.Chen,H.L.Zhu,J.F.Cai,Z.Y.Wu.High-performance 4H-SiC-based ultraviolet p-i-n photodetector[J].J.Appl.Phys.,2007,(102):024505)。在实际应用中，有许多场合经常要求实现紫外与红外的同时双色探测，即完成对深紫外波段和远红外波段信号同时实现高灵敏度的探测，最佳的解决方案是采用两个分别可以在紫外和红外波段具有高探测率的探测器共轴紧贴构成双色探测系统，以实现对紫外与红外的信号高效探测。采用SiC材料制备的紫外探测器具有非常高的紫外探测效率，因此，采用SiC材料作为双色探测系统中的紫外探测器是最佳选项之一。然而常规的碳化硅紫外半导体探测器，一般采用高掺杂的衬底材料，在实现紫外探测的同时，红外信号被SiC的掺杂外延层及衬底严重吸收，导致透过SiC的紫外探测器后入射到紧贴在其后面的红外探测器信号非常微弱，无法满足红外的探测要求。

发明内容

本发明的目的是提供可解决紫外探测器中红外信号透过困难的难题，提高双色探测系统红外探测效果的用于紫外红外双色探测的紫外光电探测器及其制备方法。

所述用于紫外红外双色探测的紫外光电探测器为p-i-n外延结构，衬底采用双抛4H-SiC衬底，在双抛4H-SiC衬底的Si面上外延生长N型SiC缓冲层，所述N型SiC缓冲层作为p-i-n的N型欧姆接触层，在N型SiC缓冲层上外延生长i型层，所述i型层作为器件的光子吸收层，在i型层上外延一层P⁺型层并构成紫外探测芯片的p-i-n结构；在P⁺型层的钝化层上刻蚀P型电极窗口，所述P型电极窗口上设有P型电极和P型焊盘；在N型SiC缓冲层的钝化层上刻蚀N型电极窗口，在N型电极窗口上设有N型电极与N型焊盘。

所述双抛4H-SiC衬底可采用高纯偏轴4°的双抛4H-SiC衬底，由于其杂质浓度较低(N元素浓度小于1×10¹⁵cm^-3)，红外的透光率可达75％。

所述N型SiC缓冲层的厚度可为0.5μm，掺杂浓度可为2×10¹⁸cm^-3，N型SiC缓冲层可以有效抑制后续外延过程中产生的缺陷。

所述i型层的SiC非刻意掺杂厚度可为0.8μm，掺杂浓度可为5×10¹⁴cm^-3。