一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种MSM结构4H_SiC紫外光电探测器的制备工艺。
【背景技术】
[0002]紫外光电探测器由于在国防、紫外天文学、环境监测、火灾探测、涡轮引擎燃烧效率监测、可燃气体成分分析和生物细胞癌变检测等方面有着广阔的前景，具有极高的军事和民用价值，是近年来国际上光电探测领域的热点。特别是近年来，基于导弹紫外辐射探测的紫外报警技术发展极为迅猛，成为光电对抗领域的一个重要研究课题。目前的紫外探测器仍然以紫外光电倍增管为主，它虽然灵敏度较高，但是存在体积大(单管直径在5_左右)、易损坏(玻壳封装)、需在高压低温下工作等缺点。
[0003]为了克服上述问题，本发明此采用SiC材料制备探测器，设计一种MSM (金属-半导体-金属)结构4H-SiC紫外光电探测器，可以制备面积更大的探测器、器件的产出率更高、更有利于商业化生产。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种MSM结构4H_SiC紫外光电探测器制备工艺。其技术方案是一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器制备工艺，其特征是:采用镍金属作为肖特基接触金属，在4H-SiC材料上成功制备MSM结构紫外探测器，4H-SiC材料采用雪崩结构制备。
[0005]雪崩结构制备4H_SiC材料工艺:试验样品结构在厚度为400 μ m的n+型衬底上外延一层厚度为3.4 μ m，掺杂浓度为3.1 X 11Vcm3的η型层。样品在制备前，按照标准的清洗程序，对样品表面进行严格的清洗，去掉油污和金属。然后置入氧化炉在1100°C温度下通湿氧气氧化I小时，在样品表面生成厚度约60nm的S1x牺牲层，接着在HF中浸泡10分钟，彻底腐蚀去此牺牲层后，用去离子水冲洗干燥，就获得清洁的样品表面，马上再将样品置入氧化炉，在同样温度下氧化4小时，在样品表面生成厚度约20(T300nm的S1x作为保护介质膜。
[0006]MSM结构制备工艺:对样品进行光刻、显影后，用缓冲HF腐蚀出肖特基接触的电极图形，用去离子水冲洗经纯氮气吹干后，立即置入磁控溅射炉中，在4X10_7torr的真空下，在SiC表面溅射厚度约200nm的镍和50nm的钼，经剥离工艺后形成间距相等、对称的叉指状肖特基接触电极，再进行第二次光刻、显影，得溅射厚度约600nm金后再进行剥离，形成欧姆接触焊盘。制备后的探测器光学窗口面积为100 μ mX200 μ m，叉指宽度和间距均为2.5 μ m,焊盘面积为 100 μ mX 100 μ m。
[0007]本发明的特点是:与普通的半导体结构相比，金属-半导体-金属(MsM)结构具有诸多的优点，如外延结构(仅需一层掺杂外延)和制备工艺相对简单、容易获得高量子效率，响应速度快等。SiC材料的缺陷密度约l(Tl04Cm_3之间，SIC有自己的衬底，且可以在其上直接生长高质量的热S1x层，SiC器件制备工艺成熟，与硅工艺更有兼容性，制备器件的相对难度较低。利用镍在4H-SiC上形成的肖特基接触而制备成的对称MSM结构紫外探测器具有良好的光电性能。器件的暗电流密度在偏压达到45v左右，约为2.5 μ A/cm2，而光电流至少比暗电流大2个数量级，波长为290nm处的光谱响应与380nm处的比值大于1000倍。采用这个工艺制备的探测器，其欧姆接触焊盘位于S1x层上，不与SiC表面直接接触，可以降低器件的漏电流。该工艺可以制备面积更大的探测器、器件的产出率更高、更有利于商业化生产。
【具体实施方式】
[0008]一种MSM结构4H_SiC紫外光电探测器制备工艺，其特征是:采用镍金属作为肖特基接触金属，在4H-SiC材料上成功制备MSM结构紫外探测器，4H-SiC材料采用雪崩结构制备。
[0009]试验样品结构在厚度为400 μ m的n+型衬底上外延一层厚度为3.4 μ m，掺杂浓度为3.1 X 11Vcm3的η型层。样品在制备前，按照标准的清洗程序，对样品表面进行严格的清洗，去掉油污和金属。然后置入氧化炉在1100°C温度下通湿氧气氧化I小时，在样品表面生成厚度约60nm的S1x牺牲层，接着在HF中浸泡10分钟，彻底腐蚀去此牺牲层后，用去离子水冲洗干燥，就获得清洁的样品表面，马上再将样品置入氧化炉，在同样温度下氧化4小时，在样品表面生成厚度约20(T300nm的S1x作为保护介质膜。
[0010]对样品进行光刻、显影后，用缓冲HF腐蚀出肖特基接触的电极图形，用去离子水冲洗经纯氮气吹干后，立即置入磁控溅射炉中，在4Xl(T7torr的真空下，在SiC表面溅射厚度约200nm的镍和50nm的钼，经剥离工艺后形成间距相等、对称的叉指状肖特基接触电极，再进行第二次光刻、显影，得溅射厚度约600nm金后再进行剥离，形成欧姆接触焊盘。制备后的探测器光学窗口面积为100 μ mX 200 μ m，叉指宽度和间距均为2.5 μ m，焊盘面积为100 μ mX 100 μ m。
【主权项】
1.一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器制备工艺，其特征是:采用镍金属作为肖特基接触金属，在4H-SiC材料上成功制备MSM结构紫外探测器，4H-SiC材料采用雪崩结构制备。
2.根据权利要求1所述的一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器制备工艺，其特征是:雪崩结构制备4H-SiC材料工艺:试验样品结构在厚度为400 μ m的n+型衬底上外延一层厚度为3.4 μ m，掺杂浓度为3.1 X 11Vcm3的η型层，然后置入氧化炉在1100°C温度下通湿氧气氧化I小时，在样品表面生成厚度约60nm的S1x牺牲层，接着在HF中浸泡10分钟，彻底腐蚀去此牺牲层后，用去离子水冲洗干燥，就获得清洁的样品表面，马上再将样品置入氧化炉，在同样温度下氧化4小时，在样品表面生成厚度约20(T300nm的S1x作为保护介质膜。
3.根据权利要求1所述的一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器制备工艺，其特征是:MSM结构制备工艺:对样品进行光刻、显影后，用缓冲HF腐蚀出肖特基接触的电极图形，用去离子水冲洗经纯氮气吹干后，立即置入磁控溅射炉中，在4X KTtorr的真空下，在SiC表面溅射厚度约200nm的镍和50nm的钼，经剥离工艺后形成间距相等、对称的叉指状肖特基接触电极，再进行第二次光刻、显影，得溅射厚度约600nm金后再进行剥离，形成欧姆接触焊盘。
4.根据权利要求1所述的一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器制备工艺，其特征是:制备后的探测器光学窗口面积为100 μ mX 200 μ m，叉指宽度和间距均为2.5 μ m，焊盘面积为 100 μ mX 100 μ m。
【专利摘要】本发明公开了一种MSM结构4H-SiC紫外光电探测器制备工艺。其技术方案是采用镍金属作为肖特基接触金属，在4H-SiC材料上成功制备MSM结构紫外探测器，4H-SiC材料采用雪崩结构制备。本发明的特点是：MSM结构具有诸多的优点，如外延结构（仅需一层掺杂外延）和制备工艺相对简单、容易获得高量子效率，响应速度快等。SiC材料器件制备工艺成熟，与硅工艺更有兼容性，制备器件的相对难度较低。利用镍在4H-SiC上形成的肖特基接触而制备成的对称MSM结构紫外探测器具有良好的光电性能。该工艺可以制备面积更大的探测器、器件的产出率更高、更有利于商业化生产。
【IPC分类】H01L31-18
【公开号】CN104701408
【申请号】CN201310657223
【发明人】马文超
【申请人】青岛平度市旧店金矿
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月9日