[发明专利]一种探测芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种探测芯片，包括：宽禁带半导体，其用于制备紫外探测器，该紫外探测器用于探测紫外辐射；温度传感器，其被配置在所述宽禁带半导体上，该温度传感器由温度敏感材料制成用于检测所述宽禁带半导体的温度。本发明利用还原氧化石墨烯的温度敏感特性以及其原料丰富、成本低廉、工艺简单的优势，同时利用宽禁带氮化物半导体对紫外辐射探测的优势，实现氮化物紫外探测器工作过程中的实时结区温度检测功能和紫外探测与温度探测单片集成的功能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种探测芯片及其制备方法。

背景技术

紫外探测是继红外和激光探测技术之后发展起来的一种军民两用光电探测技术，其可探测到飞机、火箭和导弹等飞行目标的尾焰或羽焰中释放的大量紫外辐射，因此被广泛应用于空间防务和报警系统、火灾监控、汽车发动机监测、石油工业和环境污染等监测。宽禁带氮化物(AlN、GaN以及AlGaN合金)半导体作为最具代表性的第三代宽禁带半导体材料，凭借其大禁带宽度、高电子迁移率、高电子饱和速度和大击穿场强等优点，具有十分广阔的应用前景。此外，宽禁带氮化物半导体材料是直接宽禁带半导体，禁带宽度从3.4eV(GaN)至6.2eV(AlN)连续可调，是制备紫外以及深紫外探测器的理想材料，基于氮化物半导体材料的紫外、深紫外探测器具有暗电流低、噪声低、抗辐射等优势。

然而，在氮化物半导体紫外探测器的许多应用中，诸如火灾预警、发动机尾焰监测、高温炉辐射监测等，一方面，紫外探测器长期工作可能积累热量，引起结区温度上升，造成器件材料内部的部分缺陷捕获或者释放载流子，引起紫外探测器性能稳定性降低；另一方面，发生警情时，紫外辐射往往滞后于温度的变化。

发明内容

因此，本发明的目的是针对上述问题提供一种将温度敏感材料与宽禁带半导体材料集成，并制备温度传感器与紫外探测器的方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种探测芯片，包括：宽禁带半导体，其用于制备紫外探测器，该紫外探测器用于探测紫外辐射；温度传感器，其被配置在所述宽禁带半导体上，该温度传感器由温度敏感材料制成用于检测所述宽禁带半导体的温度。在宽禁带半导体制成的紫外探测器上配置温度传感器，温度传感器由温度敏感材料制成，可以迅速准确地感应到紫外探测器应用于火灾预警、发动机尾焰监测、高温炉辐射监测等场景时的热量变化，可以解决传统的紫外探测器的热量监测不准确不及时的问题。

在一些可能的实现方式中，所述温度敏感材料为氧化石墨烯。还原氧化石墨烯对温度敏感，且原料丰富、成本低廉、工艺简单。因此选择氧化石墨烯作为温度传感器的材料。

在一些可能的实现方式中，所述宽禁带半导体包括衬底材料和配置在该衬底材料上的宽禁带半导体薄膜，所述宽禁带半导体薄膜包括第一外延层和第二外延层。

在一些可能的实现方式中，所述第一外延层为氮化铝外延层，所述第二外延层为氮化镓铝外延层。以氮化铝作为第一外延层，可以提高以氮化镓铝为材料的第二外延层的质量。氮化镓铝外延层是紫外探测的光敏层，衬底是整个器件的支撑层，位于光敏层和支撑层中间的氮化铝层作为缓冲层，具有调控衬底对氮化镓铝外延层应力的作用，从氮化镓铝外延层晶体的XRD摇摆曲线半峰宽可以看出氮化铝层能够提高氮化镓铝外延层的结晶质量。

根据本公开的第二方面，提供了一种探测芯片的制备方法：在由宽禁带半导体制成的紫外探测器上配置由温度敏感材料制成的温度传感器。

在一些可能的实现方式中，该方法包括：

-在衬底材料上配置宽禁带半导体薄膜；

-在所述宽禁带半导体薄膜上配置还原氧化石墨烯层；

-将所述还原氧化石墨烯层配置为还原氧化石墨烯条带；

-在所述还原氧化石墨烯条带和宽禁带半导体薄膜上分别配置电极；

-对获得的芯片进行退火处理。