[发明专利]基于双异质结的Ga2O3/GaN/SiC光电探测二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种基于双异质结的Ga₂O₃/GaN/SiC光电探测二极管及其制备方法。

背景技术

随着近年来天文、高能物理、空间技术等领域的研究与探索工作的不断深入，及其在宇宙探测、人造卫星等方面应用前景的迅速拓展，对于光线尤其紫外光的探测器的要求越来越高，如光电对抗中紫外对抗与反对抗技术就愈发受到军方的关注。通常波长在10～400nm的电磁波成为紫外线，既不同于可见光辐射，又不同于红外辐射；其中来自太阳辐射的紫外线中被大气层几乎完全吸收的谱区被称为日盲区，是紫外探测中较难探测到的区域。

光电探测二极管是一种基于PN结的光电检测二极管，一般可测量紫外到红外光区域，在军事高技术与民品市场的开发中具有很大的使用价值，如在日盲区对尾烟或羽烟中能释放大量紫外辐射的飞行目标进行实时探测或有效跟踪。

但目前的光电检测二极管仍然存在光吸收能力弱，且在紫外光探测方面能力不强等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于Ga₂O₃/SiC异质结构的光电NPN晶体管及其制备方法。

本发明的一个实施例提供了一种基于双异质结的Ga₂O₃/GaN/SiC光电 探测二极管及其制备方法，包括：

选取SiC衬底；

在所述SiC衬底表面连续生长同质外延层、GaN层及Ga₂O₃层；

在所述Ga₂O₃层表面形成光吸收层；

在整个衬底下表面淀积第一金属材料形成底电极；

在整个衬底上表面淀积第二金属材料形成顶电极以最终形成所述光电探测二极管。

在本发明的一个实施例中，选取SiC衬底，包括：

选取N型的4H-SiC或6H-SiC材料作为所述SiC衬底；

利用RCA标准清洗工艺对所述SiC衬底进行清洗。

在本发明的一个实施例中，在所述SiC衬底表面连续生长同质外延层、GaN层及Ga₂O₃层，包括：

利用LPCVD工艺，在所述SiC衬底表面生长掺杂N元素的SiC材料以形成N型的所述同质外延层；

采用MOCVD工艺，在所述同质外延表面生长掺杂N元素的GaN材料以形成所述GaN层；

利用MBE工艺，在所述GaN层表面生长β-Ga₂O₃材料形成所述Ga₂O₃层。

在本发明的一个实施例中，在所述Ga₂O₃层表面形成光吸收层，包括：

采用第一掩膜板，利用磁控溅射工艺在所述Ga₂O₃层表面溅射第三金属材料形成所述光吸收层。

在本发明的一个实施例中，利用磁控溅射工艺在所述Ga₂O₃层表面溅 射第三金属材料，包括：

以Ni材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中，在工作功率为100W，真空度为6×10^-4～1.3×10^-3Pa的条件下，在所述Ga₂O₃层表面溅射所述Ni材料以作为所述第三金属材料。

在本发明的一个实施例中，在整个衬底下表面淀积第一金属材料形成底电极，包括：

利用磁控溅射工艺在包括SiC衬底、所述同质外延层、所述GaN层、所述Ga₂O₃层及所述光吸收层的整个衬底的下表面溅射所述第一金属材料；

在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述整个衬底的下表面与所述第一金属材料表面处形成欧姆接触以完成所述底电极的制备。

在本发明的一个实施例中，利用磁控溅射工艺在包括SiC衬底、所述同质外延层、所述GaN层、所述Ga₂O₃层及所述光吸收层的整个衬底的下表面溅射所述第一金属材料，包括：