本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于氮化鎵材料的輻射探測器及其制備方法。
背景技術(shù)：
以氧化鎵為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料因其禁帶寬度大、擊穿場強高、電子飽和漂移速度高、耐腐蝕和抗輻照等突出優(yōu)點，在高頻、高功率、抗輻射等電子器件方面具有重要應(yīng)用。gan帶隙寬度為3.39ev，可以在室溫和更高溫度下穩(wěn)定存在，同時具有出色的化學(xué)穩(wěn)定性。另外，gan耐輻照能力為si的10000倍，具有更好的耐輻照特性。gan的密度為6.2g/cm3，對于相同的探測能區(qū)，可以將gan探測器做得更薄，提高探測器的靈敏性。gan材料理論內(nèi)稟能量分辨率(@60kev)也可達到0.643kev。gan的這些優(yōu)異特性使得其成為制備耐高溫、耐輻照探測器的理想材料。然而，目前還未見到制備基于氮化鎵材料的位置靈敏輻射探測器的相關(guān)報道。主要原因是：1、高質(zhì)量氮化鎵單晶襯底在最近才得以研制成功，2、輻射源所發(fā)出的粒子或者射線具有極高的穿透能力，在半導(dǎo)體中的能量沉積率低，產(chǎn)生的信號極小，傳統(tǒng)半導(dǎo)體探測器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)已經(jīng)不能作為參考，3、氮化鎵是一種新型寬帶隙半導(dǎo)體，其材料特性與傳統(tǒng)半導(dǎo)體不同，需要利用材料特性進行能夠?qū)崿F(xiàn)位置分辨功能的器件結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，針對上述制備氮化鎵位置靈敏輻射探測器過程中所面臨的諸多技術(shù)難題，提出一種基于氮化鎵單晶襯底的新型輻射探測器及其制備方法，器件的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：上接觸電極、圖形化p型氮化鎵層、絕緣介質(zhì)保護層、高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)、ingan插入層、n型氮化鎵層、下接觸電極、半絕緣氮化鎵單晶襯底。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種氮化鎵位置靈敏輻射探測器，所述的氮化鎵位置靈敏輻射探測器以半絕緣氮化鎵單晶為襯底，其上依次生長n型氮化鎵層、ingan插入層、高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)、圖形化p型氮化鎵層和絕緣介質(zhì)保護層；其中，ingan插入層的寬度小于n型氮化鎵層的寬度，ingan插入層和高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)的寬度相同；多個圖形化p型氮化鎵層間隔排布在高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)上，圖形化p型氮化鎵層上制備上歐姆接觸電極，n型氮化鎵層上未被覆蓋區(qū)域制備下歐姆接觸電極；圖形化p型氮化鎵層外部為絕緣介質(zhì)保護層；
所述的絕緣介質(zhì)護層材料可以是氧化鎵、二氧化硅、氮化鋁或者氮化硅，其厚度為10nm～100μm；
所述的n型氮化鎵層的厚度為100nm～10μm；
所述的ingan插入層的厚度為10nm～5μm；
所述的高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)的厚度為1μm～500μm；
所述的圖形化p型氮化鎵層的厚度為10nm～10μm；單個圖形化p型氮化鎵區(qū)域的條寬為100nm～100μm，間距范圍為100nm～100μm。
一種氮化鎵位置靈敏輻射探測器的制備方法，步驟如下：
步驟1：在半絕緣氮化鎵單晶襯底上生長n型氮化鎵層；
步驟2：在步驟1所制備的n型氮化鎵層上生長ingan插入層；
步驟3：在步驟2所制備的ingan插入層上生長高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)；
步驟4：在步驟3所制備的高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)生長p型氮化鎵層；
步驟5：對步驟4中制備出的p型氮化鎵層利用掩膜進行刻蝕(或腐蝕)圖形化處理；
步驟6：在步驟5中制備出的圖形化p型氮化鎵層上制備絕緣介質(zhì)保護層；
步驟7：利用掩膜和腐蝕(或刻蝕)技術(shù)對p型氮化鎵上制備的絕緣介質(zhì)保護層進行開口處理；
步驟8：利用掩膜、鍍膜和剝離技術(shù)在每個p型氮化鎵開口區(qū)域上制備上歐姆接觸電極；
步驟9：利用掩膜、刻蝕(或腐蝕)和鍍膜技術(shù)在n型氮化鎵區(qū)域上制備下歐姆接觸電極。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明創(chuàng)新在于設(shè)計了一種基于氮化鎵材料的新型輻射探測器結(jié)構(gòu)，并提出了一種有效的工藝制造技術(shù)，解決了高性能氮化鎵位置靈敏輻射探測器的制備難題，實現(xiàn)新型氮化鎵位置靈敏輻射探測器的研制。
附圖說明
圖1是氮化鎵位置靈敏輻射探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1半絕緣氮化鎵單晶襯底；2n型氮化鎵層；3ingan插入層；
4高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)；5圖形化p型氮化鎵層；6絕緣介質(zhì)保護層；
7上歐姆接觸電極；8下歐姆接觸電極。
具體實施方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖，進一步說明本發(fā)明的具體實施方式。
實施例1
步驟1：在半絕緣氮化鎵單晶襯底上采用金屬有機物化學(xué)氣相沉積技術(shù)外延生長n型氮化鎵層，厚度為3μm；
步驟2：在步驟1所制備的n型氮化鎵層上采用金屬有機物化學(xué)氣相沉積技術(shù)外延生長ingan插入層，厚度為60nm；
步驟3：在步驟2所制備的ingan插入層上采用金屬有機物化學(xué)氣相沉積技術(shù)外延生長高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)，厚度為20μm；
步驟4：在步驟3所制備的高阻氮化鎵探測靈敏區(qū)上采用金屬有機物化學(xué)氣相沉積技術(shù)外延生長p型氮化鎵層，厚度為200nm；
步驟5：對步驟4中制備出的p型氮化鎵層利用光刻技術(shù)制備掩膜圖形，利用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)對p型氮化鎵層進行刻蝕，制備出單個p型氮化鎵區(qū)域的條寬為20μm，間距范圍為5μm的圖形；
步驟6：在步驟5中制備出的圖形上制備二氧化硅絕緣介質(zhì)保護層厚度為100nm；
步驟7：利用光刻掩膜技術(shù)和氫氟酸濕法腐蝕技術(shù)對p型氮化鎵上制備的二氧化硅絕緣介質(zhì)保護層進行開口處理，開后大小為15μm；
步驟8：利用光刻掩膜、電子束鍍膜和化學(xué)剝離技術(shù)在每個p型氮化鎵開口區(qū)域上制備鎳金上歐姆接觸電極；
步驟9：利用光刻掩膜、感應(yīng)耦合等離子體刻蝕技術(shù)和電子束鍍膜技術(shù)在n型氮化鎵區(qū)域上制備鈦鋁金下歐姆接觸電極。
最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。