[发明专利]一种高灵敏度紫外探测器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外探测器的制备方法，尤其涉及一种基于宽禁带半导体材料的高灵敏度、信噪比紫外探测器的制备方法。

背景技术

紫外探测器是常见的广泛应用于军事和民用等方面的探测器，具有重要的作用。在军事上，紫外探测器应用在紫外通讯、生化分析和早期的导弹预警等方面；在民用上，可用于如明火探测、生物医药的分析、臭氧监测、海上油监、太阳照度监测、公安侦察等。

灵敏度和探测率是紫外探测的重要性能指标。一直以来，高灵敏度紫外探测器多采用的是光电倍增管，但这种类型的探测器具有体积大、工作电压高的缺点，半导体探测器的研究尤其宽禁带半导体的发展使得探测器像小型化、低功耗和高集成度发展。多年来，人们通过设计各种结构来提高半导体紫外探测器的灵敏度和探测率。

宽禁带半导体紫外探测器是当今紫外探测器尤其是日盲段紫外探测器的主要研究方向，具有体积小、功耗小、无需低温冷却和虚警率低的优点，并可以通过调节材料组分改变响应的波长范围。同时，宽禁带半导体材料面临着材料生长困难、P型材料难掺杂和欧姆接触接触电阻高的问题。有鉴于此，肖特基型紫外探测器成为一种可行的结构方案，并具有工艺简单、响应速度快和更容易制备阵列探测器的优点。但是，传统的肖特基型紫外探测器的空间电荷区在小电压下较小，降低了其灵敏度和探测效率。采用表面柱阵列的结构，可以在不增大像素单元的前提下增大空间电荷区的有效感光面积，进而提高肖特基型紫外探测器的灵敏度和探测效率，弥补其不足之处。而如何从制备工艺角度出发，简化工艺步骤，降低紫外探测器生产成本，便是本领域技术人员一个重要的技术特破口。

发明内容

本发明的目的是提出一种高灵敏度紫外探测器的制备方法，通过选用合适的工艺方法设计制造合适尺寸和周期的表面柱阵列结构，对入射光信号进行筛选，提高探测器的信噪比。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种高灵敏度紫外探测器的制备方法，其特征在于包括步骤：

Ⅰ、在蓝宝石衬底上通过Si的原位掺杂生长制备n型GaN掺杂层，并在n型GaN掺杂层上生长宽禁带半导体层；

Ⅱ、在宽禁带半导体层上利用掩膜法进行台阶刻蚀，刻蚀台面外侧的欧姆电极区域至n型GaN掺杂层；

Ⅲ、在欧姆电极区沉积Ti/Al/Ni/Au复合金属，并退火形成欧姆接触；

Ⅳ、在步骤Ⅱ刻蚀所得的宽禁带半导体层台面上制备刻蚀掩膜，并利用感应耦合等离子体刻蚀法刻蚀出表面柱阵列，刻蚀深度300～500nm；

Ⅴ、利用光刻套准和磁控溅射法在表面柱阵列区域沉积紫外透光导电层，并退火形成肖特基接触；

Ⅵ、利用光刻套准和磁控溅射法分别在欧姆接触和肖特基接触表面制备加厚电极，并通过钝化、引线及封装后制成紫外探测器。

优选的，所述宽禁带半导体层至少为GaN层，ZnO层，Al_xGa_1-xN层及In_xAl_1-xN层中的一种，其中0＜x＜1。

优选的，步骤Ⅳ中制备刻蚀掩膜的方法至少包括对Ni薄膜退火法，涂覆SiO2颗粒法，投影式光刻法，纳米压印法及电子束光刻法。

优选的，步骤Ⅴ中所述紫外透光导电层至少为Ga₂O₃层、Ga₂O₃/ITO层和SiO_x’N_y层，其中                                               。

采用本发明制备方法制造的紫外探测器，极大地增大了探测器的比表面积，从而显著提高了紫外探测器的探测灵敏度和信噪比，进而促进紫外探测器系统向小型化、便携式和高灵敏兼具的目标发展；同时，该制备方法具有简化工艺，降低成本的显著特效。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是本发明方法所制得的一种紫外探测器的剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明针对现有紫外探测器在灵敏度差、应用不便和不便携等缺陷，顺应紫外探测器小型化的设计要求。从紫外探测器产品的微型化设计角度出发对生产工艺作出改进。使得一种具表面柱阵列结构的紫外探测器能得以简单、低成本的生产制造。