N基紫外探测器及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子技术领域，涉及半导体材料生长与器件制造技术，具体地说是一种AlxGai XN基紫外探测器及制备方法。
【背景技术】
[0002]作为第三代半导体，氮化镓(GaN)及其系列材料(包括氮化铝、铝镓氮、氮化铟、铟镓氮、铝铟镓氮)以其禁带宽度大、光谱范围宽(覆盖了紫外波段、可见光波段、红外波段)在光电子学和微电子学领域内有巨大的应用价值，利用其宽的直接带隙可以制备蓝、绿光和紫外光的光电子器件，此外，因为其电子饱和漂移速度高、导热性能良好等特点适合于制备高频、大功率电子器件。AlGaN基紫外探测器是一种非常重要的GaN基光电子器件，在导弹预警、火箭羽烟探测、紫外通信、生化武器探测、飞行器制导、宇宙飞船、火灾监测等民用、军用领域都有着重要的应用价值。与硅基紫外探测器相比，GaN基紫外探测器由于具有可见光盲、量子效率高、可以在高温和苛刻环境下工作等等不可比拟的优点，在实际应用中可以做到虚警率低、灵敏度高、抗干扰能力强，极大地受到了人们的关注。
[0003]目前世界上在AlGaN基紫外探测器方面已经取得了很大进展，但仍然存在着探测器的漏电流得不到进一步抑制，导致相应的响应度也难以有更进一步的提升的问题。因此，如何进一步降低AlGaN基紫外探测器的漏电流成为许多课题组研究的重点问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种AlxGai XN基紫外探测器及制备方法，这种紫外探测器的漏电流得到有效降低，响应度得到有效提高。
[0005]本发明提供一种AlxGai XN基紫外探测器，包括:
[0006]—衬底，所述衬底的材料为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓；
[0007]— N型欧姆接触层，该N型欧姆接触层制作在衬底上；
[0008]—有源层，该有源层制作在N型欧姆接触层上的一侧，该N型欧姆接触层上的另一侧形成一台面；
[0009]— P型欧姆接触层，该p型欧姆接触层制作在有源层上；
[0010]一重掺P型欧姆接触盖层，该重掺P型欧姆接触盖层制作在P型欧姆接触层上；
[0011]一 P型欧姆接触透明电极，该P型欧姆接触透明电极制作在重掺P型欧姆接触盖层上；
[0012]一 N型欧姆接触电极，该N型欧姆接触电极制作在N型欧姆接触层的台面上；
[0013]一 P型加厚电极，该P型加厚电极制作在P型欧姆接触透明电极上，其面积远小于P型欧姆接触透明电极的面积。
[0014]本发明还提供一种AlxGai XN基紫外探测器的制备方法，包括如下步骤:
[0015]步骤1:在一衬底上依次生长N型欧姆接触层、有源层、P型欧姆接触层和重掺的P型欧姆接触盖层；
[0016]步骤2:在重掺的P型欧姆接触盖层上的一侧向下刻蚀，刻蚀深度停留在N型欧姆接触层之内，在该N型欧姆接触层上的一侧形成一台面；
[0017]步骤3:在重掺的P型欧姆接触盖层上生长P型欧姆接触透明电极，形成一基片；
[0018]步骤4:将基片进行快速热退火处理，将P型欧姆接触透明电极退火合金化，形成P型欧姆接触；
[0019]步骤5:在N型欧姆接触层的台面上制作N型欧姆接触电极；
[0020]步骤6:在P型欧姆接触透明电极上制作P型加厚电极，完成制备。
[0021]本发明通过改变生长条件，控制紫外探测器有源层中残余碳杂质浓度，其作用在于有效控制了有源层中深杂质能级的形成，从而减少了漏电通道，降低了紫外探测器的漏电流，同时，深杂质能级的减少也有效降低了光生电子-空穴对的复合几率，从而提高了电极对有效电子、空穴的收集，改善紫外探测器的响应度特性。
【附图说明】
[0022]为了进一步说明本发明的内容，下面结合具体实例和详细附图如后，其中:
[0023]图1为本发明提出的AlxGai xN(x ^ 0)基紫外探测器器件结构示意图。
[0024]图2为本发明提出的一种AlxGai XN基紫外探测器的制备方法流程图。
[0025]图3为本发明提出的紫外探测器与普通紫外探测器的漏电流大小比较图。
[0026]图4为本发明提出的紫外探测器与普通紫外探测器的响应度大小对比图。
【具体实施方式】
[0027]请参阅图1所示，本发明提供一种AlxGai XN基紫外探测器，包括:
[0028]—衬底10，所述衬底10的材料为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓等材料；
[0029]一 N型欧姆接触层11，该N型欧姆接触层11制作在衬底10上，该N型欧姆接触层11的材料为N型AlxGai XN，其中X彡0，其厚度为0.5-5 μ m，电子浓度大于1 X 1018cm 3;
[0030]一有源层12，该有源层12制作在N型欧姆接触层11上的一侧，该N型欧姆接触层11上的另一侧形成一台面11’，该有源层12的材料为本征AlxGai XN，其中x彡0，电子浓度小于1 X 1017cm 3，该有源层12生长条件的控制是本发明重点强调的，适当调整生长条件，控制该层中残余碳杂质的浓度小于等于5X 1016cm 3；
[0031]— P型欧姆接触层13，该p型欧姆接触层13制作在有源层12上，该P型欧姆接触层13的材料为P型AlxGai XN，其中X彡0，其空穴浓度大于1 X 1017cm 3，值得强调的是此处给出的是空穴浓度，而不是掺入的杂质浓度，该过程可能会进行一次快速退火过程，目的在于将掺入的杂质进行激活；
[0032]—重掺P型欧姆接触盖层14，该重掺p型欧姆接触盖层14制作在p型欧姆接触层13上；该P型欧姆接触盖层14的材料为重度掺杂的P型氮化镓薄层，其p型杂质的掺杂浓度一般要高于5X 1019cm 3，有些甚至要高于5X 1020cm 3，其厚度为5_80nm ；
[0033]一 P型欧姆接触透明电极15，该P型欧姆接触透明电极15制作在重掺P型欧姆接触盖层14上，该P型欧姆接触透明电极15的材料为Ni/Au或ΙΤ0，其厚度小于20nm ；
[0034]— N型欧姆接触电极16，该N型欧姆接触电极16制作在N型欧姆接触层11的台面11’上，该N型欧姆接触电极16的材料为Ti/Au、Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au，其厚度大于P型欧姆接触透明电极15的厚度；
[0035]— P型加厚电极17，该P型加厚电极17制作在P型欧姆接触透明电极15上，其面积远小于P型欧姆接触透明电极15的面积。
[0036]请参阅图2，并结合参阅图1，本发明还提供一种AlxGai…基紫外探测器的制备方法，包括如下步骤:
[0037]步骤1:在一衬底10上依次生长N型欧姆接触层11、有源层12、P型欧姆接触层13和重掺的P型欧姆接触盖层14 ；
[0038]其中该N型欧姆接触层11的材料为N型AlxGai XN，其中x彡0，其厚度为0.5-5 μ m，电子浓度大于lX10lscm3;
[0039]其中该有源层12的材料为本征AlxGai XN，其中x彡0，其厚度0.01-2 μ m,电子浓度小于1 X 1017cm 3，该有源层12生长条件的控制是本发明重点强调的，适当调整生长条件，控制该层残余碳杂质的浓度小于等于5X 1016cm 3；
[0040]其中该P型欧姆接触层13的材料为P型AlxGai XN，其中x彡0，其空穴浓度大于1 X 1017cm 3，值得强调的是此处给出的是空穴浓度，而不是掺入的杂质浓度，该过程可能会进行一次快速退火过程，目的在于将掺入的杂质进行激活；
[0041]其中该P型欧姆接触盖层14的材料为重度掺杂的P型氮化镓薄层，其p型杂质的掺杂浓度一般要高于5 X 1019cm 3，有些甚至要高于5 X 1020cm 3，其厚度为5_80nm ；
[0042]步骤2:在重掺的P型欧姆接触盖层14上的一侧向下刻蚀，该刻蚀方法采用干法刻蚀ICP或者IBE，通过生长掩膜及光刻等工艺控制刻蚀范围，通过控制刻蚀速度与刻蚀时间使刻蚀深度停留在N型欧姆接触层11之内，在该N型欧姆接触层11上的一侧形成一台面 11，;
[0043]步骤3:在重掺的P型欧姆接触盖层14上生长P型欧姆接触透明电极15，形成一基片，该P型欧姆接触透明电极15的材料为Ni/Au或ΙΤ0，其厚度小于20nm ；
[0044]步骤4:将基片进行快速热退火处理，将P型欧姆接触透明电极15退火合金化，形成P型欧姆接触；
[0045]步骤5:在N型欧姆接触层11的台面11 ’上制作N型欧姆接触电极16，该N型欧姆接触电极16的材料为Ti/Au、Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au，其厚度大于P型欧姆接触透明电极15的厚度；
[0046]步骤6:在P