[发明专利]双工作模式的4H‑SiC紫外光电探测器及其制备方法

摘要

双工作模式的4H‑SiC紫外光电探测器及其制备方法，涉及半导体光电探测器件。探测器设有N+型4H‑SiC衬底，在N+型4H‑SiC衬底上依次设有第一N‑型外延吸收层和第二N型外延倍增层；从第二N型外延倍增层至第一N‑型外延吸收层表面刻蚀一高度；在第二N型外延倍增层和第一N‑型外延吸收层表面形成P+型欧姆接触层，形成P+N和P+N‑两个PN结；在P+型欧姆接触层的表面生长二氧化硅钝化层；在钝化层上设P型电极窗口，在P型电极窗口和N+型4H‑SiC衬底背面分别溅射P电极和N电极。制备方法对生长好的外延片进行RCA标准清洗；倾斜台面的制备；P+层的制备；氧化层的制备；电极的制备。

主权项

双工作模式的4H‑SiC紫外光电探测器，其特征在于设有N+型4H‑SiC衬底，在N+型4H‑SiC衬底上依次设有第一N‑型外延吸收层和第二N型外延倍增层；从第二N型外延倍增层至第一N‑型外延吸收层表面刻蚀一高度，使得第二N型外延倍增层为圆台；在第二N型外延倍增层和第一N‑型外延吸收层表面形成P+型欧姆接触层，形成P+N和P+N‑两个PN结；在P+型欧姆接触层的表面生长二氧化硅层作为器件的钝化层；在钝化层上设有P型电极窗口，在P型电极窗口和N+型4H‑SiC衬底背面分别溅射P电极和N电极；所述双工作模式4H‑SiC紫外光电探测器的制备方法包括以下步骤：1)对生长好的外延片进行RCA标准清洗，所述清洗的方法为：(1)用甲苯、丙酮和乙醇超声5min，重复2遍，再用去离子水冲洗干净；(2)用三号液于250℃下煮20min后，用热、冷去离子水冲洗；所述三号液按体积比的配比为H2SO4∶H2O2＝4∶1；(3)将样品放入稀释氢氟酸浸泡4min，再用热、冷去离子水冲洗；所述稀释氢氟酸按体积比的配比为HF∶H2O＝1∶20；(4)用一号液煮10min后，用热、冷去离子水冲洗；所述一号液按体积比的配比NH3·H2O∶H2O2∶H2O＝1∶1∶4；(5)将样品放入稀释氢氟酸中浸泡4min，再用热、冷去离子水冲洗；(6)用二号液煮10min后，用热、冷去离子水冲洗，然后用氮气吹干待用；所述二号液按体积比的配比为HCl∶H2O2∶H2O＝1∶1∶4；2)倾斜台面的制备：使用光刻胶AZ4620在样品表面涂上一层厚的光刻胶作为干法刻蚀的阻挡层，利用光刻胶和4H‑SiC的刻蚀速率不同，采用ICP刻蚀，使得第二N型层形成一倾斜圆台，且圆台的斜面和水平面的夹角为θ，且θ≤10°；3)P+层的制备：采用高温离子注入方法在第二N型外延层和第一N‑型层表面上形成一P+型欧姆接触层；4)氧化层的制备：热氧化前RCA标准清洗，装片到氧化炉，第一次生长的氧化层作为牺牲层，采用干氧、湿氧和干氧交替氧化；取出样品，放入缓冲氢氟酸溶液中腐蚀，去除第一次生长的氧化层，冲洗干净后将样品再次放进氧化炉进行第二次氧化，采用干氧、湿氧、干氧和氮气氛围交替，热氧化后，取出样品放入PECVD的腔体中，用PECVD生长二氧化硅层，二氧化硅层作为器件的钝化层；5)电极的制备：用缓冲氢氟酸腐蚀窗口处的氧化层形成P型电极区，然后磁控溅射Ti/Al/Ti/Au作为P型接触电极，在样品的衬底背面溅射Ni/Au形成N型接触电极，两种电极同时退火，最后形成欧姆接触。