專利名稱：采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種為獲得高性能的MGaN基紫外及深紫外探測器的方法。
背景技術(shù)：
三元合金AlGaN隨Al組分的變化其禁帶寬度在3. 4 6. 2eV之間連續(xù)變化，對應(yīng)波長范圍為200 365nm，是制作紫外及深紫外探測器的理想材料，此外，AWaN基材料具有相當高的遷移率，有陡峭的截止邊和較高的量子效率，表面復(fù)合率低，化學(xué)穩(wěn)定性強，使 AlGaN基紫外及深紫外探測器具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，由于國內(nèi)外的許多研究組都紛紛將研究重心轉(zhuǎn)移到MGaN基深紫外光電材料和器件的研究上，所以在AKiaN基紫外及深紫外探測器上取得了一定的突破和進展， 實現(xiàn)了紫外及深紫外金屬-半導(dǎo)體-金屬探測器、肖特基結(jié)構(gòu)探測器以及P-I-N結(jié)構(gòu)的探測器。但是，到目前為止，AlGaN基紫外及深紫外探測器的性能遠低于人們的期待，影響其性能的主要因素是AlGaN基材料中高密度位錯的存在。由于缺乏同質(zhì)單晶襯底，一般在藍寶石襯底上外延生長AlGaN材料，由于大的晶格失配和熱失配，使得AlGaN中的位錯密度往往都在IO9以上。研究已經(jīng)證明，高位錯密度的存在是導(dǎo)致AlGaN基材料肖特基接觸反偏漏電流的主要原因。選擇性外延的方法能夠在一定程度上降低MGaN基材料中的位錯密度，因為外延層在掩膜層上的橫向外延能夠?qū)е麓┩肝诲e的彎曲。但是，此方法制備仍然不能解決AlGaN 中高位錯密度的存在，其主要原因是窗口區(qū)域和橫向外延的交接處依然存在高密度的位錯。因此，在提高材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，如何抑制高密度位錯對AlGaN基探測器性能的影響是提高AlGaN基探測器性能的有效途徑。到目前為止，為了消除位錯對AKiaN基探測器性能帶來的不利影響，所采取的主要方法有熱氧化法、利用導(dǎo)電原子力微區(qū)陽極氧化法以及在AlGaN基材料沉積鈍化膜。但是，這些方法均存在一定的問題，如熱氧化法會引進氧雜質(zhì)，利用原子力微區(qū)陽極氧化法只能局部鈍化位錯，對大面積的AWaN基材料顯得無能為力。而在AlGaN基材料沉積鈍化膜的方法，雖然在一定程度上抑制了位錯對探測器漏電等性能的影響，但是會增加探測器的相應(yīng)時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決采用現(xiàn)有技術(shù)消除位錯對MGaN基探測器性能影響的過程中存在引進氧雜質(zhì)或只能實現(xiàn)局部鈍化位錯的問題，提供一種采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法。采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、在常規(guī)襯底上生長AlGaN基材料；步驟二、在步驟一所述的AWaN基材料表面制備納米粒子；
3
步驟三、采用光刻技術(shù)在步驟二所述的納米粒子上制備光刻膠掩膜圖形；步驟四、采用真空蒸發(fā)方法在步驟三所述的光刻膠掩膜圖形上制備金屬電極；步驟五、采用Lift Off方法溶解步驟四所述的光刻膠，電極退火，獲得高性能的 AlGaN基探測器。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在常規(guī)AlGaN基探測器制備方法的基礎(chǔ)上，在AlGaN材料表面制備Si02、SiN等介電質(zhì)納米粒子，所述的納米粒子能夠有效的起到鈍化AKiaN基材料位錯密度，降低AlGaN基探測器漏電流，為提高AlGaN基探測器性能提供了有效途徑。本發(fā)明制備方法簡單，成本低廉。


圖1為本發(fā)明采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法流程圖；圖2為本發(fā)明采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法中AWaN探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1說明本實施方式，采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、在常規(guī)襯底上生長AlGaN基材料；步驟二、在步驟一所述的AWaN基材料表面制備納米粒子；步驟三、采用光刻技術(shù)在步驟二所述的納米粒子上制備光刻膠掩膜圖形；步驟四、采用真空蒸發(fā)方法在步驟三所述的光刻膠掩膜圖形上制備金屬電極；步驟五、采用Lift Off技術(shù)溶解步驟四所述的光刻膠，電極退火，獲得高性能的 AlGaN基探測器。本實施方式中步驟一所述的常規(guī)襯底為藍寶石、硅、碳化硅等常規(guī)襯底；生長 AlGaN基材料的生長方法為金屬有機化合物氣相沉積法(MOCVD)，尤其是高溫MOCVD方法生長AlGaN基材料。本實施方式中步驟二所述的制備的納米粒子種類為二氧化硅、氮化硅介電納米粒子，所述納米粒子的密度與位錯密度接近，制備納米粒子的制備方法為磁控濺射、陽極氧化鋁模板、化學(xué)合成真空蒸發(fā)或者退火的等方法。本實施方式中步驟三所述的制備光刻膠掩膜圖形所用的光刻膠為負型光刻膠或者具有反轉(zhuǎn)特性的正型光刻膠。本實施方式中步驟四制備金屬電極的電極材料為Ni/Au、Ni、Au、Pt、Ti/Al或者 Ti/Al/Ni/Au等能夠與AWaN形成肖特基或歐姆型的金半接觸的同種金屬或者不同種類的金屬。所述的制備電極的方法為電子束蒸發(fā)或者熱蒸發(fā)。本實施方式中步驟五所述的采用Lift Off技術(shù)中所用的溶液為丙酮。所述電極退火的條件根據(jù)金屬各類而定。對于Ti/Al，則退火溫度為500-700度，時間30秒-5分鐘； 對于Ni/Au復(fù)合電極，退火條件溫度為400-600度，時間為3-15分。
具體實施方式
二、結(jié)合圖1至圖2說明本實施方式，本實施方式為具體實施方式
一所述的采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法的實施例
采用納米離子提高AlGaN金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)構(gòu)探測器性能進一步詳細說明如下一、生長AlGaN基材料，選擇外延AlGaN材料的所需襯底21，C面藍寶石襯底。采用MOCVD方法生長AlGaN材料的過程中，尤其高Al組分AlGaN材料的過程中，由于Al的遷移率較低，因此采用兩步生長法，利用高溫MOCVD技術(shù)生長AlGaN外延層22 ；提高Al原子遷移率，提高材料質(zhì)量。二、采用磁控濺射在AKiaN材料表面制備SW2納米粒子23，納米粒子的尺寸為 10-100納米，密度為IO8左右，納米粒子隨機分布，介質(zhì)納米粒子容易形成在位錯的終端，尤其是螺位錯的終端，所以，納米粒子能夠有效鈍化位錯引起的漏電流。納米粒子的直徑一般在幾十納米，其密度與位錯密度相當最為適宜。三、采用光刻技術(shù)獲得金屬-半導(dǎo)體-金屬探測器掩膜圖形，具體為采用光刻技術(shù)，在SiA或者SiN納米粒子23上制備叉指結(jié)構(gòu)的光刻膠掩膜圖形，叉指寬度為2-15um， 叉指之間的距離為2-15um。四、通過真空蒸發(fā)制備金屬電極，由于金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)構(gòu)探測器相當于兩個背對背的肖特基探測器，因此此處電極材料均為可與AWaN形成肖特基接觸的材料，如Ni， Au, Pt等，一般可采用Ni/Au復(fù)合膜。采用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在光刻膠掩膜圖形上蒸發(fā)肖特基接觸電極M/Au復(fù)合層， 其厚度為10-300納米，這樣，光刻膠掩膜圖形窗口的地方，帶有SiA納米粒子的AWaN外延層直接與Ni/Au接觸，光刻膠掩護的地方，光刻膠與金屬Ni/Au接觸。五、采用Lift Off技術(shù)獲得金屬-半導(dǎo)體-金屬探測器結(jié)構(gòu)探測器，其中所用的溶液為丙酮，使得光刻膠與光刻膠上面覆蓋的掩膜材料M/Au脫落，得到的叉指結(jié)構(gòu)的金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)構(gòu)AlGaN探測器，其中叉指寬度為2-15um，叉指之間的距離為2-15um。六、采用快速退火爐，在氮氣氛圍下對M/Au肖特基接觸電極退火，退火溫度為 400-600度，時間為3-15分鐘；完成納米粒子增強型金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)構(gòu)探測器制備。本發(fā)明所述的方法不限于上述實施例，所述方法也能夠有效提高AlGaN肖特基結(jié)構(gòu)、PN結(jié)構(gòu)以及PIN結(jié)構(gòu)探測器的性能。本發(fā)明方法在傳統(tǒng)制備AKiaN探測器的基礎(chǔ)上， 通過制備納米粒子，能夠有效鈍化AlGaN材料中的高密度位錯，提高AlGaN探測器的性能。
權(quán)利要求
1.采用納米粒子提高AKiaN基探測器性能的方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、在常規(guī)襯底上生長AlGaN基材料；步驟二、在步驟一所述的AWaN基材料表面制備納米粒子；步驟三、采用光刻技術(shù)在步驟二所述的納米粒子上制備光刻膠掩膜圖形；步驟四、采用真空蒸發(fā)方法在步驟三所述的光刻膠掩膜圖形上制備金屬電極；步驟五、采用Lift Off方法溶解步驟四所述的光刻膠，電極退火，獲得高性能的AWaN 基探測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用納米粒子提高MGaN基探測器性能的方法，其特征在于， 步驟一所述的常規(guī)襯底為藍寶石或硅或碳化硅襯底；生長AlGaN基材料的生長方法為高溫 MOCVD的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用納米粒子提高MGaN基探測器性能的方法，其特征在于， 步驟二所述的制備的納米粒子種類為二氧化硅、氮化硅介電納米粒子，制備納米粒子的制備方法為磁控濺射、陽極氧化鋁模板或者真空蒸發(fā)的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用納米粒子提高MGaN基探測器性能的方法，其特征在于， 步驟三所述的制備光刻膠掩膜圖形所用的光刻膠為負型光刻膠或者具有反轉(zhuǎn)特性的正型光刻膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用納米粒子提高MGaN基探測器性能的方法，其特征在于， 步驟四制備金屬電極的電極材料為Ni/Au、Ni、Au、Pt、Ti/Al或者Ti/Al/Ni/Au。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用納米粒子提高MGaN基探測器性能的方法，其特征在于， 步驟五所述的采用Lift Off方法中所用的溶液為丙酮。
全文摘要
采用納米粒子提高AlGaN基探測器性能的方法，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有制備AlGaN探測器的方法無法實現(xiàn)AlGaN基材料中存在高密度的位錯的問題，本發(fā)明方法為在常規(guī)襯底上生長AlGaN基材料；然后在所述的AlGaN基材料表面制備納米粒子；采用光刻技術(shù)在納米粒子上制備光刻膠掩膜圖形；采用真空蒸發(fā)方法在光刻膠掩膜圖形上制備金屬電極；采用Lift Off技術(shù)溶解四所述的光刻膠，電極退火，獲得高性能的AlGaN基探測器。本發(fā)明所述方法為提高AlGaN探測器效率提供了有效途徑。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉。
文檔編號H01L31/18GK102263166SQ20111021229
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者孫曉娟, 宋航, 李志明, 繆國慶, 蔣紅, 陳一仁, 黎大兵 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所