[发明专利]基于图形化蓝宝石衬底的GaN基PIN探测器及制备方法

摘要

本发明公开了一种基于图形化蓝宝石衬底的GaN基PIN结构紫外探测器件及制备方法，其结构为在图形化蓝宝石衬底上生长较厚缓冲层，包括低温缓冲层生长、重结晶、三维生长和二维生长，获得质量良好的GaN薄膜材料。再依次生长n+型GaN层、本征GaN层，p型GaN层。在p层表面淀积p欧姆接触电极，将p型薄膜层和本征层刻蚀至n+型薄膜层，刻蚀台面形状为圆形、方形或六边形，在n+型层上淀积n型欧姆接触电极，n型电极为环形或方形。生长钝化层并开孔，暴露出p、n型电极，最后在p电极与n电极上生长加厚电极。本发明方法所制备的器件，生长材料质量较高，位错、缺陷密度小，器件的暗电流小，性能稳定，反偏电压下暗电流几乎不变，量子效率却得到大幅提高。

主权项

一种基于图形化蓝宝石衬底的GaN基PIN结构紫外探测器件，其结构为：在衬底上首先生长GaN缓冲层(2)，然后在它之上依次生长n+型GaN材料层(3)、本征型GaN材料层(4)和p型GaN材料层(5)，p型欧姆接触电极(6)位于p型GaN材料层(5)上，n型欧姆接触电极(7)位于刻蚀台阶后暴露出的n+型GaN材料层(3)上，器件表面及侧面覆盖有钝化层(8)，钝化层(8)在p型电极与n型电极位置处开有让电极裸露出来的孔，p型欧姆接触电极与n型欧姆接触电极之上有加厚电极(9)；其特征在于：所述的衬底(1)为图形化蓝宝石晶片，晶向为0001，蓝宝石刻蚀图案是圆形、菱形或六边形，图案呈正六边形分布；所述的GaN缓冲层(2)的厚度为1‑3微米；所述的n+型GaN材料层(3)，其电子浓度5×1017cm‑3至1×1018cm‑3，厚度为1‑2微米；所述的本征型GaN材料层(4)为弱n型，电子浓度小于5×1016cm‑3，厚度为0.1‑0.3微米；所述的p型GaN材料层(5)的空穴浓度大于1×1017cm‑3，厚度为0.1‑0.2微米；所述的p欧姆接触电极(6)为电子束蒸发的Ni/Au/Ni/Au；所述的n欧姆接触电极(7)为电子束蒸发的Ti/Al；所述的钝化层(8)为磁控溅射或PECVD生长的二氧化硅或氮化硅。