[发明专利]平面型AlGaN紫外探测器阵列结构及其制作方法

说明书

本发明提供一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构及其制作方法，该结构包括由下至上依次设置的衬底、缓冲层、下接触层、吸收层、阻挡层和上接触层，在上接触层上设置有延伸至下接触层的离子注入区，在离子注入区内注入He或B离子后形成电阻隔离区，电阻隔离区分隔形成的紫外线探测器像元阵列与电阻隔离区位于同一平面上；紫外探测器像元阵列的上表面设置有上电极，在上接触层上还设置有延伸至下接触层的沟槽，沟槽内形成有延伸至上接触层表面的下电极。本发明可以省略台面型AlGaN紫外探测器阵列制作中工艺要求较高的钝化步骤，从而可以降低工艺要求，提高互连集成的成品率。

技术领域

本发明属于半导体光电探测技术领域，具体涉及一种平面型AlGaN(铝镓氮)紫外探测器阵列结构及其制作方法。

背景技术

AlGaN紫外焦平面阵列是一种新型紫外成像器件，是紫外成像探测系统的核心元器件。AlGaN属于第三代半导体，为宽禁带直接半导体材料。AlGaN中的Al组分可调控，对应的响应波段在200nm～365nm之间可调节，易于实现本征可见光盲或日盲响应，在第三代半导体材料中最具发展潜力。利用AlGaN材料制作的紫外探测器及其焦平面阵列量子效率高，为全固态器件，环境适应能力强，可广泛用于自由空间紫外通信、电晕检测、紫外辐射监测、医疗诊断等方面。

AlGaN紫外焦平面由AlGaN紫外探测器阵列通过金属凸点或通孔与CMOS读出电路互连集成。AlGaN紫外探测器阵列将入射的紫外光信号转换为电信号，电信号由读出电路按一定的时序关系输出，完成紫外成像探测。其中，AlGaN紫外探测器阵列是光敏感元件(光电转换元件)。构成探测器阵列的像元需要进行电隔离，以避免像元间的信号混淆或串扰。现有AlGaN紫外探测器阵列通过“沟槽”实现像元之间的电隔离。沟槽隔离为台面型器件，台面型器件的P-N结外露，需要用介质膜钝化保护，否则，器件的稳定性和可靠性将降低。台面钝化保护给器件介质膜工艺提出了较高要求，如果钝化效果不好，器件的漏电流将上升，盲元率增大，产品成品率降低，甚至导致器件失效。

发明内容

本发明提供一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构及其制作方法，以解决目前AlGaN紫外探测器阵列的制作工艺要求较高、成品率较低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种平面型AlGaN紫外探测器阵列结构，包括由下至上依次设置的衬底、缓冲层、下接触层、吸收层、阻挡层和上接触层，在所述上接触层上设置有延伸至所述下接触层的离子注入区，在所离子注入区内注入He或B离子后形成电阻隔离区，所述电阻隔离区分隔形成的紫外线探测器像元阵列与所述电阻隔离区位于同一平面上；所述紫外探测器像元阵列的上表面设置有上电极，在所述上接触层上还设置有延伸至所述下接触层的沟槽，所述沟槽内形成有延伸至所述上接触层表面的下电极。

在一种可选的实现方式中，所述缓冲层为AlN缓冲层，其厚度为0.5μm～1.0μm；所述下接触层为n⁺-Al_yGa_1-yN下接触层，其厚度为0.08μm～0.15μm，Al组分y为0.0～0.7；所述吸收层为非掺杂i-Al_xGa_1-xN吸收层，其厚度为0.15μm～0.30μm，Al组分x为0.0～0.53；所述阻挡层为p-Al_xGa_1-xN阻挡层，其厚度为0.01μm～0.05μm，Al组分x为0.0～0.53；所述上接触层为p⁺-GaN上接触层，其厚度为0.02μm～0.2μm，载流子浓度(1～2)E18cm^-3，利用Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体工艺制作所述上电极和下电极。

在另一种可选的实现方式中，所述电阻隔离区的宽度为0.5μm～3.0μm，深度0.2μm～0.5μm。

在另一种可选的实现方式中，所述上电极为p型电极，其Ni/Au厚度0.035μm/0.55μm，所述下电极为n型电极，其Ti/Al/Au厚度0.015μm/0.050μm/0.55μm。