[发明专利]氧化镓基日盲探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种日盲光电探测器及其制备方法，日盲光电探测器包括：含氧化镓外延层的氧化镓衬底；源极和漏极，分别与氧化镓衬底形成肖特基接触；氧化硅钝化层，形成于氧化镓衬底、源极和漏极之上；从氧化硅钝化层开设置氧化镓衬底内的沟槽；氧化铝层，形成于沟槽底部和沟槽侧壁；栅极，沟槽的氧化铝层之上及氧化硅钝化层之上。本发明采用特定的三端结构，通过栅极可以调节沟道的载流子浓度，从而可以很便利的调节器件的暗电流。

技术领域

本发明涉及一种半导体技术领域，进一步涉及氧化镓基日盲探测器，以及该氧化镓基日盲探测器的制备方法。

背景技术

日盲指波长范围在200-280nm的紫外光，日盲光电探测器具有背景干扰小等突出优点，在告警、制导等领域具有广阔的应用前景。氧化镓的禁带宽度直接对应日盲波段，是天然的日盲探测材料。表征光探测器性能主要有一下参数：光响应度，暗电流，比探测率，响应速度以及量子效率等。由于受到材料质量以及器件结构的限制，但目前的氧化镓基日盲探测器的性能较差，不足以满足实际应用的需求。现有氧化镓基日盲探测器通常选用金属-半导体-金属(MSM)和肖特基结(Schottky diode)的两端结构，但这两种结构的探测器的暗电流一般较大且器件制备完成之后不可调。此外，金属-半导体-金属结构的探测器不能同时实现高增益和大带宽，且器件响应速度较慢。而肖特基结构的探测器通常选用高功函数的金属与氧化镓结合形成肖特基结，形成的肖特基势垒可以在一定程度上降低器件暗电流，同时内建电场可以加速载流子的收集，从而提高器件的光响应速度，但是该结构的日盲探测器光响应度通常较低。

因此需要解决的技术问题有：源漏电极形成很好的肖特基接触；常关型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的实现；合理的栅槽刻蚀深度以及损伤修复。

发明内容

(一)要解决的技术问题

(二)技术方案

根据本发明的一方面，提供一种日盲光电探测器，包括：

含氧化镓外延层的氧化镓衬底；

源极和漏极，分别与氧化镓衬底形成肖特基接触；

氧化硅钝化层，形成于氧化镓衬底、源极和漏极之上；

从氧化硅钝化层开设至氧化镓衬底内的沟槽；

氧化铝层，形成于沟槽底部和沟槽侧壁；

栅极，沟槽的氧化铝层之上及氧化硅钝化层之上。

在进一步的实施方案中，氧化镓衬底包括从下至上的：铁掺杂的β氧化镓半绝缘衬底、非故意掺杂氧化镓缓冲层和硅掺杂的氧化镓外延层。

在进一步的实施方案中，非故意掺杂氧化镓缓冲层的厚度为200-1000nm，所述硅掺杂的氧化镓外延层的掺杂浓度为10¹⁶～10¹⁸cm^-3。

在进一步的实施方案中，源极和漏极的材料为铂金。

在进一步的实施方案中，沟槽的沟槽底部开设至氧化镓衬底的硅掺杂的氧化镓外延层。

根据本发明的另一方面，还提供一种日盲光电探测器的制备方法，包括：

制备含氧化镓外延层的氧化镓衬底；

光刻图形化，采用反应离子束刻蚀对氧化镓衬底进行器件隔离；

淀积源极和漏极，和氧化镓形成肖特基接触；

在表面生长一整层氧化硅钝化层；

采用反应离子束刻蚀将氧化硅钝化层以及设定厚度的氧化镓刻蚀，形成沟槽结构，实现常关型的氧化镓MOSFET；

采用原子层沉积方法淀积氧化铝介质层；