日盲型AlGaN基PIN紫外探测器工艺研究

摘要

作为第三代半导体材料的GaN属直接带隙半导体,因具有禁带宽度大、介电常数小、电子饱和速度高、物理化学性能稳定等优点，在紫外探测器领域有着重要的应用价值。特别是其三元合金 AlxGa1-xN，响应波长范围为200～365nm,是实现日盲型紫外探测器的理想材料。AlGaN基紫外探测器在导弹预警、武器制导、太空探测、紫外通讯等领域有着广泛的应用需求。本论文对日盲型AlGaN PIN紫外探测器研制中的材料生长、材料性能表征、ICP刻蚀、欧姆接触等制作工艺及流程开展了研究。
　　研究中采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上以低温AlN材料作为模板层，成功生长了高Al组分PIN结构AlxGa1-xN膜层。通过紫外投射光谱、XRD衍射方法及外延层表面导电能力测试表征AlxGa1-xN外延层质量，显示AlxGa1-xN外延层中心区域铝含量达到45％，其光谱截止边在280nm，外延材料中心区域最大表面电流在10-6A量级，膜层质量和峰值达到器件设计要求。器件的结构采用背面进光方式。再用PECVD方法在表面沉积SixNy掩膜,通过ICP刻蚀方法，Cl2/Ar/BCl3作为刻蚀气体，将外延层从P型层刻蚀到N型，通过选择合适的刻蚀条件，刻蚀速度达到200nm/min,选择比为2.5：1。欧姆接触工艺N电极采用Ti/Al/Ti/Au多层金属结构，P电极采用Cr/Au金属结构，在550℃温度氮气氛环境下退火60秒，获得5.0×10-1Ω.cm2的P型欧姆接触电阻，离文献报道水平还有较大差距。最后拟定出日盲型AlGaN基PIN紫外探测器的工艺流程，为顺利研制出日盲型AlGaN基PIN紫外探测器打下良好基础。

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第一章 前言

1.1 GaN基紫外探测器

1.2 军事应用背景

1.3 国内外研究现状

1.4 论文组织架构

第二章 日盲型AlGaN基PIN紫外探测器及其工艺原理

2.1光电探测器基本原理

2.2光电探测器性能参数

2.4金属—半导体接触原理

2.5本章小结

第三章 日盲型AlGaN基PIN紫外探测器的设计与工艺

3.1日盲型AlGaN基PIN紫外探测器外延膜层结构设计

3.2 AlGaN外延材料的质量表征

3.3 AlGaN外延材料的ICP刻蚀

3.4欧姆接触研究

3.5本章小结

第四章 日盲型AlGaN基PIN紫外探测器工艺流程设计

4.1主要工艺流程设计考虑

4.2器件制作工艺流程设计

4.3本章小结

第五章 结束语

参考文献

致谢

攻硕期间取得的研究成果