[发明专利]一种碳化硅基氮化镓微米线阵列光电探测器及制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅基氮化镓微米线阵列光电探测器及制备方法，该探测器包括：碳化硅衬底；二氧化硅绝缘层，间隔形成在所述碳化硅衬底上，以使未覆盖所述二氧化硅绝缘层的衬底上形成若干凹槽结构；氮化镓微米线，形成在所述凹槽结构内，并且所述微米线延伸方向与凹槽结构延伸方向一致；氮化铝缓冲层，形成在所述凹槽结构的氮化镓微米线下方；若干叉指电极，设置在所述氮化镓微米线和所述二氧化硅绝缘层上方且与所述凹槽结构方向平行。该光电探测器的光/暗电流高、响应迅速、开/关电流比高以及探测范围广等良好特性，并且器件结构易于生长制造。

技术领域

本发明属于半导体领域，具体涉及一种碳化硅基氮化镓微米线阵列光电探测器及制备方法。

背景技术

光电探测器工作原理是通过将光信号转化为电信号。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。第三代半导体材料氮化镓(GaN)相较于一二代具有较宽的带隙(禁带宽度为3.4eV、抗辐射、耐高温、低介电常数等优良特性，已被广泛应用与电子电力器件、光电器件之中。近几年科学技术飞快发展，氮化镓基电子电力器件发展更为迅猛，其特征尺寸正在突破1nm。

目前GaN异质外延最常用的衬底材料是蓝宝石、SiC和Si。而蓝宝石与氮化镓的失配率达-16.09％，Si与氮化镓之间也有16.9％的晶格失配和56％的热失配，使得Si上外延GaN的应力很大，在Si上生长高质量、不开裂的GaN及其异质结是难度非常大的。

综上，由于微纳米氮化镓探测器发展缓慢，但现有器件晶体质量较低、体表面积较大导致尺寸也较大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了梯形氮化镓微米线阵列光电探测器及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种碳化硅基氮化镓微米线阵列光电探测器制备方法，包括：

S1、提供一碳化硅衬底；

S2、在所述碳化硅衬底上沉积二氧化硅绝缘层；

S3、对所述二氧化硅绝缘层进行刻蚀，形成用于生长微米线的若干凹槽结构；

S4、在所述凹槽结构内外延生长氮化镓微米线，其中，所述微米线延伸方向与凹槽结构延伸方向一致；

S5、在所述微米线表面蒸镀若干叉指电极。

在一个具体实施方式中，所述步骤S4之前还包括：

通过金属有机化学气相沉积法在所述凹槽结构中外延生长一层氮化铝缓冲层以在所述氮化铝缓冲层上外延生长氮化镓微米线。

在一个具体实施方式中，所述S3步骤包括：

S31、在所述二氧化硅绝缘层表面旋涂一层光刻胶，通过前烘、曝光、后烘以及显影后使所述二氧化硅绝缘层表面形成周期性排列的条形外延图形；

S32、根据所述条形外延图形对所述二氧化硅绝缘层进行选择性刻蚀，然后对所述绝缘层进行去胶处理，得到用于生长微米线的若干凹槽结构。

在一个具体实施方式中，所述步骤S5包括：

通过热蒸镀或者磁控溅射工艺在碳化硅衬底上设有氮化镓微米线的一面蒸镀或者磁控溅射Au金属以形成若干叉指电极，并使得相邻两个叉指电极之间的间距为2-20μm。

本发明同时提供一种碳化硅基氮化镓微米线阵列光电探测器，包括：

碳化硅衬底；

二氧化硅绝缘层，间隔形成在所述碳化硅衬底上，以使未覆盖所述二氧化硅绝缘层的衬底上形成若干凹槽结构；