一种具有双层钝化膜的AlGaN基紫外探测器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种具有双层钝化膜的AlGaN基紫外探测器，器件结构为：在蓝宝石衬底上依次为AlN缓冲层、n型AlGaN层、i型AlGaN层、p型AlGaN层、下层Si3N4钝化膜、上层Si3N4钝化膜，n欧姆接触电极位于n型AlGaN层上，p欧姆接触电极位于p型AlGaN层上。本实用新型的优点在于AlGaN基紫外探测器中钝化膜应力低、致密度高、耐腐蚀。
【专利说明】—种具有双层钝化膜的AIGaN基紫外探测器
【技术领域】
[0001]本专利涉及一种AlGaN基紫外探测器，具体指一种具有双层纯化I吴的AlGaN基紫外探测器。
【背景技术】
[0002]在AlGaN基紫外探测器的制造中，因为探测器一般采用台面型的结构，需要在制作中使用刻蚀工艺；以及材料表面的复合系数较大，因此刻蚀后侧面漏电流和表面复合电流都比较大，严重影响器件性能。然而，在器件光敏元的表面和耗尽区的侧面进行侧表面钝化可以有效地提高界面电学特性，例如减小表面耗尽区宽度，减小表面态密度从而减小表面复合速度。除此以外，钝化工艺还去除了表面氧元素，使表面态密度降低，在一定程度上提高了器件的量子效率和信噪比。目前AlGaN基紫外探测器一般采用在器件表面和台面侧面沉积SiO2或Si3N4薄膜来做钝化膜。与SiO2薄膜相比，Si3N4薄膜更加致密，具有捕获钠离子的能力，且其抗辐照性能要比SiO2高3-4倍，因此比SiO2薄膜更适合于作为AlGaN基紫外探测器的钝化膜。
[0003]近年来，在半导体材料、集成电路和光电器件制造工艺中，使用较为广泛的钝化膜沉积手段有LPCVD(low pressure chemical vapor deposition)和PECVD(plasma enhancedchemical vapor deposition)。与沉积温度为 700-90CTC 的 LPCVD 相比，PECVD 沉积温度较低一些(200-400 V )。在器件制作工艺中，若沉积温度过高，容易弓I起对材料的热损伤、金属熔融、各层之间相互扩散等问题，因此较低的沉积温度有利于器件制作，但是，对于AlGaN基紫外探测器制作工艺而言，PECVD法沉积钝化膜的温度还是较高；另外，AlGaN材料表面对等离子体轰击比较敏感，而PECVD沉积中无法避免高能量的等离子体轰击，造成AlGaN表面损伤、薄膜应力过大等问题，严重影响了钝化性能。
【发明内容】
[0004]本专利的目的在于提出一种具有双层钝化膜的AlGaN基紫外探测器，其中双层钝化膜是采用感应耦合等离子体化学气相沉积(ICPCVD)方法制备，下层钝化膜为应力与AlGaN层应力相近的Si3N4薄膜，上层钝化膜为致密度高的Si3N4薄膜。利用双层钝化膜结构，解决在AlGaN基紫外探测器的钝化工艺中，由于钝化膜应力过大而引起的器件变形、退火后鼓泡、致密度较低问题。
[0005]如附图1所示，器件结构为:在蓝宝石衬底I上依次为AlN缓冲层2、η型AlGaN层3、i型AlGaN层4、p型AlGaN层5、下层Si3N4钝化膜8、上层Si3N4钝化膜9，η欧姆接触电极6位于η型AlGaN层3上，ρ欧姆接触电极7位于ρ型AlGaN层5上，其特征在于，在AlGaN基紫外探测器的结构的台面以及台面侧面有两层钝化膜，即下层Si3N4钝化膜8和上层Si3N4钝化膜9 ;所述的下层Si3N4钝化膜8的膜厚为1000-2000 ±矣，所述的上层Si3N4钝化膜9的膜厚为2000-3000埃。
[0006]所述的下层Si3N4钝化膜是使用感应耦合等离子体化学气相沉积方式生成，沉积时的工艺参数为:沉积温度75°C，腔体压强为lOmTorr，ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔体射频 RF 功率为 0W，沉积时间为 6.5min_13min。
[0007]所述的上层Si3N4钝化膜是使用感应耦合等离子体化学气相沉积方式生成，沉积时的工艺参数为:沉积温度75°C，腔体压强为lOmTorr，ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=16.5sccm: 12.5sccm,腔体射频 RF 功率为 5W,沉积时间为 14min_21min。
[0008]本专利的优点在于:
[0009]I与传统PECVD或LPCVD沉积条件相比，用ICPCVD方法沉积钝化膜时沉积温度可以低于150°C，本专利中采用的沉积温度为75°C。较低的沉积温度可以解决沉积薄膜过程对材料表面的热损伤，器件金属层的熔融以及器件各层结构之间的相互扩散等问题。
[0010]2所采用的钝化膜为Si3N4双层膜，下层为应力与AlGaN层应力相近的Si3N4薄膜，上层为致密度高的Si3N4薄膜。这样同时实现了钝化膜的低应力、致密度高、耐腐蚀等优势，从而解决了 AlGaN基紫外探测器的制备中，由于传统Si3N4钝化膜的高应力而引起的器件变形、退火后鼓泡等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本专利中AlGaN基紫外探测器件剖面结构示意图。
[0012]图中:
[0013]I——蓝宝石衬底；
[0014]2-AlN 缓冲层；
[0015]3-η 型 AlGaN 层；
[0016]4-1 型 AlGaN 层；
[0017]5-ρ 型 AlGaN 层；
[0018]6——η欧姆接触电极；
[0019]7-P欧姆接触电极；
[0020]8——下层Si3N4钝化膜；
[0021]9——上层Si3N4钝化膜。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本专利的具体实施方法作进一步地详细说明。
[0023]实施例1:
[0024]利用光刻、刻蚀工艺形成AlGaN基紫外探测器台面结构，利用电子束蒸发、退火等制作η欧姆接触电极6和ρ欧姆接触电极7。以上采用的工艺均为AlGaN基紫外探测器常规工艺。
[0025]在上述结构上沉积Si3N4双层钝化膜，下层为应力与AlGaN层应力相近的Si3N4薄膜8，厚度为1000埃；上层为致密的Si3N4薄膜9，厚度为2000埃。该Si3N4双层钝化膜是使用感应耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)方式沉积。沉积步骤如下:(I)沉积下层Si3N4薄膜8，工艺参数为:沉积温度75°C，腔体压强为lOmTorr，ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔体射频 RF 功率为 0W。沉积时间为 6.5min, (2)待下层 Si3N4薄膜生成之后，沉积上层Si3N4薄膜9，工艺参数为:沉积温度75°C，腔体压强为IOmTorr,ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=16.5sccm:12.5sccm，腔体射频RF功率为5W，腔体射频RF功率为5W，沉积时间为14min。
[0026]通过光刻和刻蚀工艺露出η欧姆接触电极6和ρ欧姆接触电极7，保留器件台面表面和侧面的钝化膜，形成最终器件结构。
[0027]上述的光刻、刻蚀台面结构、电子束蒸发均为常规工艺。
[0028]实施例2:
[0029]利用光刻、刻蚀工艺形成AlGaN基紫外探测器台面结构，利用电子束蒸发、退火等制作η欧姆接触电极6和ρ欧姆接触电极7。以上采用的工艺均为AlGaN基紫外探测器常规工艺。
[0030]在上述结构上沉积Si3N4双层钝化膜，下层为应力与AlGaN层应力相近的Si3N4薄膜8，厚度为1500埃；上层为致密的Si3N4薄膜9，厚度为2500埃。该Si3N4双层钝化膜是使用感应耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)方式沉积。沉积步骤如下:(1)选择生长参数为:沉积温度75°C，腔体压强为lOmTorr，ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔体射频 RF功率为 0W，沉积时间为 9.75min，(2)待下层 Si3N4薄膜生成之后，设置腔体生长参数为:沉积温度75°C，腔体压强为lOmTorr，ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=16.5sccm:12.5sccm，腔体射频RF功率为5W，腔体射频RF功率为5W，沉积时间为17.5min。
[0031]通过光刻和刻蚀工艺露出η欧姆接触电极6和ρ欧姆接触电极7，保留器件台面表面和侧面的钝化膜，形成最终器件结构。
[0032]上述的光刻、刻蚀台面结构、电子束蒸发均为常规工艺。
[0033]实施例3:
[0034]利用光刻、刻蚀工艺形成AlGaN基紫外探测器台面结构，利用电子束蒸发、退火等制作η欧姆接触电极6和ρ欧姆接触电极7。以上采用的工艺均为AlGaN基紫外探测器常规工艺。
[0035]在上述结构上沉积Si3N4双层钝化膜，下层为应力与AlGaN层应力相近的Si3N4薄膜8，厚度为2000埃；上层为致密的Si3N4薄膜9，厚度为3000埃。该Si3N4双层钝化膜是使用感应耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)方式沉积。沉积步骤如下:(1)选择生长参数为:沉积温度75°C，腔体压强为lOmTorr，ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔体射频RF功率为0W，沉积时间为13min，(2)待下层Si3N4薄膜生成之后，设置腔体生长参数为:沉积温度75°C，腔体压强为lOmTorr，ICP源功率为550W，气体流量比SiH4:N2=16.5sccm:12.5sccm，腔体射频RF功率为5W，腔体射频RF功率为5W，沉积时间为2 Imin。
[0036]通过光刻和刻蚀工艺露出η欧姆接触电极6和ρ欧姆接触电极7，保留器件台面表面和侧面的钝化膜，形成最终器件结构。
[0037]上述的光刻、刻蚀台面结构、电子束蒸发均为常规工艺。
[0038]本实施例的其他部分与实施例1相同。
【权利要求】
1.一种具有双层钝化膜的AlGaN基紫外探测器，器件结构为:在蓝宝石衬底(I)上依次为AlN缓冲层(2)、η型AlGaN层(3)、i型AlGaN层⑷、p型AlGaN层(5)、下层Si3N4钝化膜(8)、上层Si3N4钝化膜(9)，η欧姆接触电极(6)位于η型AlGaN层(3)上，ρ欧姆接触电极(7)位于P型AlGaN层(5)上，其特征在于，在AlGaN基紫外探测器的结构的台面表面以及台面侧面有两层钝化膜，即下层Si3N4钝化膜(8)和上层Si3N4钝化膜(9);所述的下层Si3N4钝化膜(8)的膜厚为1000-2000埃，所述的上层Si3N4钝化膜(9)的膜厚为2000-3000埃。
【文档编号】H01L31/0304GK203456486SQ201320460221
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】刘秀娟, 张燕, 李向阳, 王立伟, 卢怡丹, 常超 申请人:中国科学院上海技术物理研究所