[发明专利]一种高响应紫外探测器的制作方法

说明书

一种高响应紫外探测器的制作方法，属于半导体器件制备技术领域，本发明通过在GaN籽晶层上形成具有条形或十字形沟槽窗口的掩膜层，并控制生长掩膜沿指定晶向排列，然后利用MOCVD选择性横向外延工艺获得低缺陷密度的半极性晶面Al_xGa_1‑xN材料，最后在Al_xGa_1‑xN材料表面制备金属叉指结构电极形成肖特基接触，从而实现高响应紫外探测器。

技术领域

本发明属于半导体器件制备技术领域，具体涉及紫外探测器件的加工工艺。

背景技术

紫外探测技术在紫外预警及侦察、紫外通讯、火警系统、环境污染监测、医学成像等领域具有极其重要的应用。近年来，GaN基宽禁带半导体材料（GaN、AlGaN）已逐渐成为制备紫外探测器件的优选材料体系，GaN基半导体材料具有的高电子饱和速度、高击穿电场、高热导率、抗高温和耐辐射等物理化学特性使其紫外探测器件能够很好地在高温及宇航等极端条件下工作。AlGaN基紫外探测器工作电压低、体积小，具有较高的量子效率和较短的响应时间，通过调节AlGaN材料的金属Al组分可以使探测器探测波长在200～365nm范围内连续可调，非常适用于在可见光背景下辨别并监测日盲紫外辐射波段。

GaN基光伏型探测器是利用半导体光伏效应制作的光探测器，根据内建电场结势垒的不同，可分为p-n结、p-i-n结、金属-半导体肖特基势垒、金属-半导体-金属（MSM）结构等多种形式。其中，MSM光伏探测器以其高响应度和高灵敏度、大紫外光/可见光探测比等优势，成为目前最受关注的紫外探测器结构之一。MSM结构紫外探测器由两个背靠背的共平面肖特基接触串联组成，电容较其他结构都小，同时不需要进行P型掺杂，结构简单可靠且与FET制作工艺兼容。因此，高响应度、本征高速的MSM结构紫外探测器具有很好的应用前景，适合大规模产业化。

AlGaN基MSM紫外探测器虽然拥有以上诸多优势，但基于c面蓝宝石衬底异质外延生长存在的晶格失配和热失配会在AlGaN材料中引入大量位错缺陷，高密度缺陷使AlGaN肖特基接触势垒厚度变薄，导致肖特基势垒存在缺陷辅助的隧穿电流，从而增加探测器的暗电流，同时，金属半导体界面的缺陷态会捕获光生载流子导致光电导增益，严重影响探测器件的响应速度，另外，极性面AlGaN材料具有较强的极化效应，严重影响了光生载流子的输运，导致光生载流子不能被有效收集，限制了器件搜集效率和性能。

发明内容

针对Al_xGa_1-xN基MSM紫外探测器材料缺陷密度高以及极化效应导致的器件性能降低问题，本发明提出一种高响应紫外探测器的制作方法。

本发明包括以下步骤：

1）采用等离子体增强化学气相沉积法在GaN籽晶层上外延生长掩膜层；

2）采用光刻工艺和湿法腐蚀方法，在掩膜层上开出条形或十字形沟槽窗口，直至沟槽窗口的底部暴露出GaN籽晶层，然后清洗；

3）采用金属有机物化学气相沉积法，在具有沟槽窗口的半制品一侧外延生长半极性面GaN材料和Al_xGa_1-xN材料层，其中x为0～1；