[发明专利]一种基于GaN微米线阵列光探测器芯片叉指电极、光探测器芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于GaN微米线阵列光探测器芯片叉指电极及其制备方法，该叉指电极以特定的方向位于GaN微米线阵列表面，为肖特基接触的合金电极层，该合金电极层由依次层叠的金属肖特基接触层、金属加厚层、金属黏附层和金属抗氧化层组成；形状上，该叉指电极由高纵横比的双沟道三指头和一对方形pad图形组成，其中第一和第二指头分别连接至第一方形pad图形的两端侧，第三指头连接至第二方形pad图形的中部，第一方形pad图形和第二方形pad图形相对设置，第三指头设置于第一、第二指头之间。金属层的设置提升了其与GaN微米线之间的粘附力，器件的成品率高，且高的纵横比提升了器件响应度和响应速率，降低了暗电流。

技术领域

本发明涉及光电探测器工艺领域，具体涉及一种基于GaN微米线阵列光探测器芯片叉指电极、光探测器芯片及其制备方法。

背景技术

紫外探测技术作为一种军民两用技术，在生物检测、环境监测、紫外设备、国防应用等方面有广阔应用前景。近年来，GaN基紫外探测器的开发得到了国内外企业和科研单位关注。目前GaN基紫外探测器的研制集中在平面薄膜结构，高晶体质量、大纵横比，且空间密度、尺寸、掺杂、结构等高度可控的GaN基纳米线阵列结构成为新方向。

紫外探测器芯片中电极则成为影响其光电性能的重要因素之一，尤其在微米线阵列结构器件中，合理的电极结构能在规定大小的芯片范围内提升光探测的响应度、响应速率和降低暗电流，能大大提高商用器件的探测作用。传统的规则形状平面电极在通常研究领域有很好的应用，但是用于微米线阵列结构器件的芯片中时不能较好的利用光敏面积。因此，发展一种结构合理的电极与GaN微米线阵列相结合十分必要。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种基于GaN微米线阵列光探测器芯片叉指电极，相较于传统的叉指电极，该叉指电极采用不同厚度、依次层叠的金属肖特基接触层、金属加厚层、金属黏附层和金属抗氧化层，更好的提升了电极层与GaN微米线阵列之间的粘附力，且通过该叉指电极特定尺寸的设置，使得该叉指电极具有高的纵横比，能够在满足光探测器芯片面积要求的基础上，提升器件光敏面积，进一步提升器件的响应度、响应速率和降低暗电流。另一方面本发明高纵横比的叉指电极图案结合不同金属叠层的设置保障了该光探测器件的成品率。

另外，该GaN微米线阵列上设置的高质量叉指电极在提高光探测器芯片性能的同时也适合量产，为未来的高性能商用紫外探测器提供了潜在的应用价值。

基于上述目的，本发明至少采用如下技术方案：

一种基于GaN微米线阵列光探测器芯片叉指电极，所述叉指电极以特定的方向位于GaN微米线阵列表面，其特征在于，所述叉指电极为肖特基接触的合金电极层，该合金电极层由依次层叠的金属肖特基接触层、金属加厚层、金属黏附层和金属抗氧化层组成；

在形状上，所述叉指电极由高纵横比的双沟道三指头和一对方形pad图形组成，其中第一和第二指头分别连接至第一方形pad图形的两端侧，第三指头连接至第二方形pad图形的中部，第一方形pad图形和第二方形pad图形相对设置，第三指头设置于第一、第二指头之间，整体上呈叉指状，其中，所述指头的长度为750～3750μm，宽度为10～30μm，相邻指间距离为5～40μm，其源漏间距为20～80μm。

进一步地，所述金属肖特基接触层优选Ni层，其厚度为30～60nm；所述金属加厚层优选Al层，其厚度为500～800nm；所述金属黏附层优选Ni、Ti或Cr层，其厚度为30～50nm；所述金属抗氧化层优选Au或Ag层，其厚度为80～300nm。

进一步地，所述叉指电极的高纵横比优选10～40；所述方形pad图形的边长为80～120μm；

优选地，所述指头的长度为750μm；

优选地，所述指头宽度为20μm；

优选地，所述指间距为20μm；