[发明专利]集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器及制备方法

权利要求书

1.一种集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，包括高阻砷化镓衬底、砷化镓掺杂吸收层、高阻砷化镓阻挡层、超结构、正电极接触区及正电极、负电极接触区及负电极；其中：

砷化镓掺杂吸收层、高阻砷化镓阻挡层、正电极接触区及正电极、负电极接触区及负电极均设置在高阻砷化镓衬底上方；

砷化镓掺杂吸收层位于阻挡层旁边，正电极接触区及正电极、负电极接触区及负电极设置在砷化镓掺杂吸收层左右两侧；

超结构位于砷化镓掺杂吸收层上方。

2.根据权利要求1所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，砷化镓掺杂吸收层掺杂硅或碲或硫或硒离子，掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3-1×10¹⁸cm^-3。

3.根据权利要求1所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，高阻砷化镓衬底的衬底电阻率为2×10⁶Ω·cm-8×10⁷Ω·cm。

4.根据权利要求1所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，所述正电极接触区、负电极接触区为硅离子注入形成。

5.根据权利要求1所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，所述超结构采用Au金属层，周期60-120μm，厚度0.5-5μm，金属线条宽度2-15μm。

6.根据权利要求1所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，正电极接触区、负电极接触区各包括电极接触区、欧姆电极形成以及电极加厚。

7.根据权利要求6所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，正电极接触区采用离子注入工艺，注入区域为高阻砷化阻挡层上表面，注入离子为硅离子，注入能量为20-50keV，注入剂量为1×10¹⁴cm^-3-7×10¹⁴cm^-3。

8.根据权利要求6所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，所述欧姆电极采用多层金属Au85/Ge8/Ni7；所述电极加厚采用Ni/Au。

9.根据权利要求1所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器，其特征在于，所述超结构在所述砷化镓掺杂吸收层上采用金属沉积方式所得，所述金属沉积方式为电子束蒸发。

10.一种基于权利要求1-9所述的集成超结构砷化镓基阻挡杂质带探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

表面处理步骤：采用丙酮和异丙醇各分别超声，去离子水冲洗，去除有机污染物；再依次用氨水溶液和盐酸溶液浸泡，去离子水冲洗，氮气吹干，以去除表面氧化物颗粒污染物；

光刻标记制备步骤：砷化镓阻挡层上表面旋涂正胶AZ5214，曝光显影，以形成光刻标记区域掩膜窗口，再采用电子束蒸发工艺制备光刻标记，在砷化镓衬底上表面蒸镀光刻标记，依次蒸镀Ni、Au金属膜，采用丙酮进行剥离、室温浸泡、超声清洗、异丙醇超声清洗、去离子水冲洗、氮气吹干；

吸收层光刻、注入与快速退火步骤：光刻胶充当离子注入掩膜层，光刻完毕后进行多次离子注入形成吸收层；

电极接触层光刻、注入与快速退火步骤：光刻胶充当离子注入掩膜层，光刻完毕后进行多次离子注入形成电极接触层，注入离子为硅离子；进行快速热退火处理，用于注入离子激活和注入损伤修复；

表面钝化步骤：通过PECVD沉积SiN薄膜，作为钝化层；

去除电极和吸收层上方的钝化层步骤：光刻、湿法腐蚀开电机孔；

欧姆接触电极沉积、合金化步骤：设计电极依次蒸镀Ni/Ge/Au三层金属，而后进行合金化处理，以形成理想的欧姆接触；

加厚电极步骤：加厚电极依次蒸镀金属Ni/Au；

超结构制备步骤：在砷化镓上表面旋涂正胶AZ4620，曝光显影，以形成光刻标记区域掩膜窗口，再采用氧气等离子体去胶工艺，进一步去除曝光显影后残留的光刻胶底膜，采用电子束蒸发工艺制备光刻标记，在砷化镓上表面蒸镀光刻标记，蒸镀Au金属膜，采用丙酮进行剥离，室温浸泡、超声清洗、异丙醇超声清洗、去离子水冲洗，氮气吹干；

封装步骤：采用砂轮划片及金丝球焊工艺，将器件正负电极引出，完成器件封装，至此完成集成超结构的平面型砷化镓掺硅阻挡杂质带太赫兹探测器的制备工艺。