本发明涉及光电子的技术领域，更具体地，涉及氮化硅钝化膜，尤其涉及一种iii族氮化物光电探测器钝化膜及其制备方法。
背景技术：
近年来，iii族氮化物材料由于具有禁带宽度大，电子漂移饱和速度高，导热性能好，介电常数小，耐高温，耐腐蚀，抗辐射等特性，一直备受关注。其中，在紫外光探测领域，传统的光电倍增管或者硅基光电探测器在紫外探测时需要外加滤波片，而alxga1-xn（x=0~1）基iii族氮化物由于宽禁带的特性具有本征滤波的效果，被看作是最具潜力的紫外探测半导体材料。但是，由于紫外信号在大气环境传播中衰减强烈，信号一般十分微弱，要求紫外探测器件具有低暗电流才能实现信号探测。此外，对于高灵敏度紫外光电探测，还要求探测器件具有高内部光电增益的性能，一般需要iii族氮化物紫外光电探测器工作在高偏压条件下，利用器件内部的高电场产生光生载流子的倍增效应。另一方面，在可见光探测领域，基于ingan的iii族氮化物光电探测器可以通过ingan异质结形成滤波结构，实现针对可见光通信信号的窄带带通响应（即光信号接收与滤波的集成化），提高对背景光噪声的抑制作用。在这一应用中，为了提高可见光通信系统的传输容量和传输距离，也要求ingan基光电探测器具有低暗电流和高内部光电增益。通常，我们可将光电探测器暗电流的产生因素划分为体漏电流和表面漏电流两类。其中，体漏电流主要源自材料内部的缺陷，而表面漏电流主要源自器件工艺导致的表面缺陷。在表面缺陷中，台型光电探测器侧壁的表面缺陷因分布于边缘的侧壁处电场较高，不仅对光电探测器件的表面漏电有显著影响，而且也是导致器件在高偏压下提前击穿的重要原因。针对上述问题，表面钝化膜的选用及其制备是关键的改善途径之一。采用适当的表面钝化可以有效降低表面缺陷关联的界面态，同时使器件表面免受使用环境的影响，提高器件的稳定性和可靠性。
氮化硅材料凭借着其介电常数高、na+离子阻挡能力强、致密性好和耐高温等优点，被广泛应用于器件钝化领域。有研究利用氮化硅单层薄膜作为iii族氮化物雪崩光电二极管表面钝化膜，在降低器件漏电流或抑制提前击穿具有一定成效。而钝化膜的性能主要与其界面态特性和致密性有关，单层氮化硅钝化膜往往在这两方面顾此失彼。
技术实现要素：
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种iii族氮化物光电探测器钝化膜及其制备方法，为iii族氮化物光电探测器提供一种兼具良好界面态特性和高致密性的双层氮化硅钝化膜，从而降低器件漏电流，抑制提前击穿，对于光电增益型器件则有助于提高增益。
制备氮化硅（sin）薄膜时需要使用的气体包括硅烷（sih4）、氨气（nh3）和氮气（n2），沉积薄膜过程中通入不同比例的源气体和改变射频功率会影响氮化硅薄膜原子比例、薄膜应力、折射率、致密性等特性。氮化硅薄膜用作器件表面钝化时，这些参数主要体现为器件与钝化膜界面态特性以及钝化膜本身的致密性。界面态会形成漏电通道提高漏电流，也会改变器件的表面势，影响器件电场分布，导致器件提前击穿，更重要的是界面态可以起复合中心的作用，这几点在光电探测器的性能上都极为有害。此外，钝化膜的致密性主要体现其阻隔外界环境离子吸附以及增强器件耐压性的能力。因此，界面态特性及致密性都是钝化膜非常关键的性质。然而在特定的生长条件下，氮化硅薄膜的这两个特性并不是都能达到最优化的状态。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种iii族氮化物光电探测器钝化膜，其中，钝化膜采用的材料是氮化硅，具有双层结构。
钝化膜包含10~50nm内层氮化硅钝化膜和200~400nm外层氮化硅钝化膜。所述的iii族氮化物材料，具有台面结构，表面沉积两层氮化硅钝化膜。
一种iii族氮化物光电探测器钝化膜的制备方法，其中包括以下步骤：
s1.将光电探测器件采用有机溶液清洗洁净后放入反应腔，设定反应腔温度为200~350℃，设定腔体压强为500~1200mtorr，并通入氮气进行预热5~10min；
s2.10~50nm内层氮化硅钝化膜生长；
s3.200~400nm外层氮化硅钝化膜生长；
s4.经光刻用boe溶液腐蚀，露出器件电极以及透光窗口；
s5.清洗掩膜。
所述的氮化硅钝化膜是通过化学气相沉积法生长的，主要采用等离子增强化学气相沉积生长设备，还可以使用apcvd、lpcvd、ald等设备。
所述的步骤s2中，采用pecvd设备：设定rf功率为10~50w，n2流量300~400sccm，nh3流量5~10sccm，5%sih4/n2的流量为10~20sccm，腔体压强为500~1200mtorr。
所述的步骤s2中，内层氮化硅钝化膜厚度为10~50nm，硅烷和氨气的流量比为1:1~4:1。
所述的步骤s3中，采用pecvd设备：设定沉积条件rf功率为80~120w，n2流量300~400sccm，nh3流量5~10sccm，5%sih4/n2的流量为50~100sccm，腔体压强为500~1200mtorr。
所述的步骤s3中，外层氮化硅钝化膜厚度为200~400nm，硅烷和氨气的流量比为5:1~20:1。
具体的，如下
钝化膜采用的材料是氮化硅，含双层结构。与器件表面接触的一层为内层，内层氮化硅薄膜，使用低比例源气体及较低功率生长以获得良好界面态特性，之后覆盖其上的一层为外层，使用高比例源气体及较高功率生长以获得高致密性。
具体的，该钝化膜制备步骤如下：
（1）提供iii族氮化物光电探测器；
（2）清洁：将制备好的iii族氮化物光电探测器清洗干净，放入等离子体增强化学气相沉积（pecvd）仪器腔；
（3）预热：设定反应腔温度为200~350℃，设定腔体压强为500~1200mtorr，并通入氮气进行预热5~10min；
（4）内层生长：设定沉积条件rf功率为10~50w，n2流量300~400sccm，nh3流量5~10sccm，5%sih4/n2的流量为10~20sccm，腔体压强为500~1200mtorr，,生长一层10~50nm的sin薄膜；
（5）外层生长：设定沉积条件rf功率为80~120w，n2流量300~400sccm，nh3流量5~10sccm，5%sih4/n2的流量为50~100sccm，腔体压强为500~1200mtorr,生长一层200~400nm的sin薄膜；
（6）刻蚀形状：取片，经光刻用boe溶液腐蚀，露出器件电极以及透光窗口（如附图上电极中间的透光口）；
（7）清洗掩膜：先后用丙酮和异丙醇溶液清洗钝化膜表面的光刻胶，最后再用去离子水冲洗。
与现有技术相比，有益效果是：本发明双层氮化硅钝化膜解决了单层钝化膜不能同时实现良好界面态特性及高致密性的缺点，一方面内层钝化膜可以最大程度地降低器件表面的界面态，减少表面复合中心，阻绝漏电通道；另一方面外层钝化膜具有良好致密性，可以隔绝外界离子吸附进一步降低漏电流，并且抑制提前击穿，从而提高器件性能。
附图说明
图1是本发明整体示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
如图1所示，该方法适用于制作iii族氮化物光电探测器氮化硅双层钝化膜，本实施例如图1给出了iii族氮化物光电探测器台面结构及氮化硅双层钝化膜结构，制备过程：衬底1，衬底材料可选择蓝宝石、sic或者si等材料，衬底包含为提高外延生长质量添加的非功能层（如缓冲层）；利用外延生长法，如分子束外延或者金属有机化学气相沉积外延法，依次在衬底1上生长厚度为0.5~1μm的n型掺杂层2；厚度为150~200nm非故意掺杂层3，厚度为60~100nm的p型掺杂层4，工艺过程如下：
步骤1：在p型层上旋涂一层光刻胶，光刻显影后暴露出需要刻蚀的部分；
步骤2：使用icp干法刻蚀，刻蚀深度到n型层，形成垂直台阶结构；
步骤3：利用光刻和电子束蒸发技术在n型层台阶处制备ti/al/ni/au金属环形电极7，并进行合金化处理；
步骤4：利用光刻和电子束蒸发技术在p型层上制备ni/au环形电极8，并进行合金化处理，p型电极制成环状以留出透光窗口；
步骤5：将制备好的iii族氮化物光电探测器清洗干净，放入等离子体增强化学气相沉积（pecvd）仪器腔；
步骤6：设定反应腔温度为200~350℃，设定腔体压强为500~1200mtorr，并通入氮气进行预热5~10min；
步骤7：设定沉积条件rf功率为10~50w，n2流量300~400sccm，nh3流量5~10sccm，5%sih4/n2的流量为10~20sccm，腔体压强为500~1200mtorr，生长一层与iii族氮化物器件表面接触具有良好界面态特性的sin薄膜，生长厚度为10~50nm；
步骤8：设定沉积条件rf功率为80~120w，n2流量300~400sccm，nh3流量5~10sccm，5%sih4/n2的流量为50~100sccm，腔体压强为500~1200mtorr，生长一层高致密性的sin薄膜，生长厚度为200~400nm；
步骤9：经光刻用boe溶液腐蚀，露出器件电极以及透光窗口（如附图上电极中间的透光口）；
步骤10：先后用丙酮和异丙醇溶液清洗钝化膜表面的光刻胶，最后再用去离子水冲洗。
对比例1：
本对比例与实施例所用原材料与方法基本相同，其不同点仅在于：本对比例不包括步骤7～8，改为沉积一层氮化硅钝化膜，其条件为：
设定沉积条件rf功率为40~100w，n2流量300~400sccm，nh3流量5~10sccm，5%sih4/n2的流量为30~80sccm，腔体压强为500~1200mtorr，生长一层高致密性的sin薄膜，生长厚度为240~450nm。
表1是对比例1和实施例1所制备使用双层或单层钝化膜iii族氮化物光电探测器的性能对比，由此可知，实施例1所制备的双层钝化膜较对比例1的单层钝化膜，漏电流明显降低，40v偏压下漏电流降低超过50%。此外，对器件做耐压测试，对比例1器件在122v偏压下已遭遇击穿，实施例1的器件可以稳定工作在130v偏压之上。由此可见本发明在降低器件漏电流和抑制提前击穿具有优异的表现。
表1：实施例和对比例器件暗电流对比
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。