一種具有雙層鈍化膜的AlGaN基紫外探測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種具有雙層鈍化膜的AlGaN基紫外探測(cè)器，器件結(jié)構(gòu)為：在藍(lán)寶石襯底上依次為AlN緩沖層、n型AlGaN層、i型AlGaN層、p型AlGaN層、下層Si3N4鈍化膜、上層Si3N4鈍化膜，n歐姆接觸電極位于n型AlGaN層上，p歐姆接觸電極位于p型AlGaN層上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于AlGaN基紫外探測(cè)器中鈍化膜應(yīng)力低、致密度高、耐腐蝕。
【專利說明】—種具有雙層鈍化膜的AIGaN基紫外探測(cè)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種AlGaN基紫外探測(cè)器，具體指一種具有雙層純化I吳的AlGaN基紫外探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在AlGaN基紫外探測(cè)器的制造中，因?yàn)樘綔y(cè)器一般采用臺(tái)面型的結(jié)構(gòu)，需要在制作中使用刻蝕工藝；以及材料表面的復(fù)合系數(shù)較大，因此刻蝕后側(cè)面漏電流和表面復(fù)合電流都比較大，嚴(yán)重影響器件性能。然而，在器件光敏元的表面和耗盡區(qū)的側(cè)面進(jìn)行側(cè)表面鈍化可以有效地提高界面電學(xué)特性，例如減小表面耗盡區(qū)寬度，減小表面態(tài)密度從而減小表面復(fù)合速度。除此以外，鈍化工藝還去除了表面氧元素，使表面態(tài)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基紫外探測(cè)器一般采用在器件表面和臺(tái)面?zhèn)让娉练eSiO2或Si3N4薄膜來做鈍化膜。與SiO2薄膜相比，Si3N4薄膜更加致密，具有捕獲鈉離子的能力，且其抗輻照性能要比SiO2高3-4倍，因此比SiO2薄膜更適合于作為AlGaN基紫外探測(cè)器的鈍化膜。
[0003]近年來，在半導(dǎo)體材料、集成電路和光電器件制造工藝中，使用較為廣泛的鈍化膜沉積手段有LPCVD(low pressure chemical vapor deposition)和PECVD(plasma enhancedchemical vapor deposition)。與沉積溫度為 700-90CTC 的 LPCVD 相比，PECVD 沉積溫度較低一些(200-400 V )。在器件制作工藝中，若沉積溫度過高，容易弓I起對(duì)材料的熱損傷、金屬熔融、各層之間相互擴(kuò)散等問題，因此較低的沉積溫度有利于器件制作，但是，對(duì)于AlGaN基紫外探測(cè)器制作工藝而言，PECVD法沉積鈍化膜的溫度還是較高；另外，AlGaN材料表面對(duì)等離子體轟擊比較敏感，而PECVD沉積中無法避免高能量的等離子體轟擊，造成AlGaN表面損傷、薄膜應(yīng)力過大等問題，嚴(yán)重影響了鈍化性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本專利的目的在于提出一種具有雙層鈍化膜的AlGaN基紫外探測(cè)器，其中雙層鈍化膜是采用感應(yīng)耦合等離子體化學(xué)氣相沉積(ICPCVD)方法制備，下層鈍化膜為應(yīng)力與AlGaN層應(yīng)力相近的Si3N4薄膜，上層鈍化膜為致密度高的Si3N4薄膜。利用雙層鈍化膜結(jié)構(gòu)，解決在AlGaN基紫外探測(cè)器的鈍化工藝中，由于鈍化膜應(yīng)力過大而引起的器件變形、退火后鼓泡、致密度較低問題。
[0005]如附圖1所示，器件結(jié)構(gòu)為:在藍(lán)寶石襯底I上依次為AlN緩沖層2、η型AlGaN層3、i型AlGaN層4、p型AlGaN層5、下層Si3N4鈍化膜8、上層Si3N4鈍化膜9，η歐姆接觸電極6位于η型AlGaN層3上，ρ歐姆接觸電極7位于ρ型AlGaN層5上，其特征在于，在AlGaN基紫外探測(cè)器的結(jié)構(gòu)的臺(tái)面以及臺(tái)面?zhèn)让嬗袃蓪逾g化膜，即下層Si3N4鈍化膜8和上層Si3N4鈍化膜9 ;所述的下層Si3N4鈍化膜8的膜厚為1000-2000 ±矣，所述的上層Si3N4鈍化膜9的膜厚為2000-3000埃。
[0006]所述的下層Si3N4鈍化膜是使用感應(yīng)耦合等離子體化學(xué)氣相沉積方式生成，沉積時(shí)的工藝參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為lOmTorr，ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔體射頻 RF 功率為 0W，沉積時(shí)間為 6.5min_13min。
[0007]所述的上層Si3N4鈍化膜是使用感應(yīng)耦合等離子體化學(xué)氣相沉積方式生成，沉積時(shí)的工藝參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為lOmTorr，ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=16.5sccm: 12.5sccm,腔體射頻 RF 功率為 5W,沉積時(shí)間為 14min_21min。
[0008]本專利的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0009]I與傳統(tǒng)PECVD或LPCVD沉積條件相比，用ICPCVD方法沉積鈍化膜時(shí)沉積溫度可以低于150°C，本專利中采用的沉積溫度為75°C。較低的沉積溫度可以解決沉積薄膜過程對(duì)材料表面的熱損傷，器件金屬層的熔融以及器件各層結(jié)構(gòu)之間的相互擴(kuò)散等問題。
[0010]2所采用的鈍化膜為Si3N4雙層膜，下層為應(yīng)力與AlGaN層應(yīng)力相近的Si3N4薄膜，上層為致密度高的Si3N4薄膜。這樣同時(shí)實(shí)現(xiàn)了鈍化膜的低應(yīng)力、致密度高、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，從而解決了 AlGaN基紫外探測(cè)器的制備中，由于傳統(tǒng)Si3N4鈍化膜的高應(yīng)力而引起的器件變形、退火后鼓泡等問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本專利中AlGaN基紫外探測(cè)器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:
[0013]I——藍(lán)寶石襯底；
[0014]2-AlN 緩沖層；
[0015]3-η 型 AlGaN 層；
[0016]4-1 型 AlGaN 層；
[0017]5-ρ 型 AlGaN 層；
[0018]6——η歐姆接觸電極；
[0019]7-P歐姆接觸電極；
[0020]8——下層Si3N4鈍化膜；
[0021]9——上層Si3N4鈍化膜。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利的具體實(shí)施方法作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]利用光刻、刻蝕工藝形成AlGaN基紫外探測(cè)器臺(tái)面結(jié)構(gòu)，利用電子束蒸發(fā)、退火等制作η歐姆接觸電極6和ρ歐姆接觸電極7。以上采用的工藝均為AlGaN基紫外探測(cè)器常規(guī)工藝。
[0025]在上述結(jié)構(gòu)上沉積Si3N4雙層鈍化膜，下層為應(yīng)力與AlGaN層應(yīng)力相近的Si3N4薄膜8，厚度為1000埃；上層為致密的Si3N4薄膜9，厚度為2000埃。該Si3N4雙層鈍化膜是使用感應(yīng)耦合等離子體化學(xué)氣相沉積(ICP-CVD)方式沉積。沉積步驟如下:(I)沉積下層Si3N4薄膜8，工藝參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為lOmTorr，ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔體射頻 RF 功率為 0W。沉積時(shí)間為 6.5min, (2)待下層 Si3N4薄膜生成之后，沉積上層Si3N4薄膜9，工藝參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為IOmTorr,ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=16.5sccm:12.5sccm，腔體射頻RF功率為5W，腔體射頻RF功率為5W，沉積時(shí)間為14min。
[0026]通過光刻和刻蝕工藝露出η歐姆接觸電極6和ρ歐姆接觸電極7，保留器件臺(tái)面表面和側(cè)面的鈍化膜，形成最終器件結(jié)構(gòu)。
[0027]上述的光刻、刻蝕臺(tái)面結(jié)構(gòu)、電子束蒸發(fā)均為常規(guī)工藝。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]利用光刻、刻蝕工藝形成AlGaN基紫外探測(cè)器臺(tái)面結(jié)構(gòu)，利用電子束蒸發(fā)、退火等制作η歐姆接觸電極6和ρ歐姆接觸電極7。以上采用的工藝均為AlGaN基紫外探測(cè)器常規(guī)工藝。
[0030]在上述結(jié)構(gòu)上沉積Si3N4雙層鈍化膜，下層為應(yīng)力與AlGaN層應(yīng)力相近的Si3N4薄膜8，厚度為1500埃；上層為致密的Si3N4薄膜9，厚度為2500埃。該Si3N4雙層鈍化膜是使用感應(yīng)耦合等離子體化學(xué)氣相沉積(ICP-CVD)方式沉積。沉積步驟如下:(1)選擇生長(zhǎng)參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為lOmTorr，ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔體射頻 RF功率為 0W，沉積時(shí)間為 9.75min，(2)待下層 Si3N4薄膜生成之后，設(shè)置腔體生長(zhǎng)參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為lOmTorr，ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=16.5sccm:12.5sccm，腔體射頻RF功率為5W，腔體射頻RF功率為5W，沉積時(shí)間為17.5min。
[0031]通過光刻和刻蝕工藝露出η歐姆接觸電極6和ρ歐姆接觸電極7，保留器件臺(tái)面表面和側(cè)面的鈍化膜，形成最終器件結(jié)構(gòu)。
[0032]上述的光刻、刻蝕臺(tái)面結(jié)構(gòu)、電子束蒸發(fā)均為常規(guī)工藝。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]利用光刻、刻蝕工藝形成AlGaN基紫外探測(cè)器臺(tái)面結(jié)構(gòu)，利用電子束蒸發(fā)、退火等制作η歐姆接觸電極6和ρ歐姆接觸電極7。以上采用的工藝均為AlGaN基紫外探測(cè)器常規(guī)工藝。
[0035]在上述結(jié)構(gòu)上沉積Si3N4雙層鈍化膜，下層為應(yīng)力與AlGaN層應(yīng)力相近的Si3N4薄膜8，厚度為2000埃；上層為致密的Si3N4薄膜9，厚度為3000埃。該Si3N4雙層鈍化膜是使用感應(yīng)耦合等離子體化學(xué)氣相沉積(ICP-CVD)方式沉積。沉積步驟如下:(1)選擇生長(zhǎng)參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為lOmTorr，ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=15.0sccm:12.5sccm，腔體射頻RF功率為0W，沉積時(shí)間為13min，(2)待下層Si3N4薄膜生成之后，設(shè)置腔體生長(zhǎng)參數(shù)為:沉積溫度75°C，腔體壓強(qiáng)為lOmTorr，ICP源功率為550W，氣體流量比SiH4:N2=16.5sccm:12.5sccm，腔體射頻RF功率為5W，腔體射頻RF功率為5W，沉積時(shí)間為2 Imin。
[0036]通過光刻和刻蝕工藝露出η歐姆接觸電極6和ρ歐姆接觸電極7，保留器件臺(tái)面表面和側(cè)面的鈍化膜，形成最終器件結(jié)構(gòu)。
[0037]上述的光刻、刻蝕臺(tái)面結(jié)構(gòu)、電子束蒸發(fā)均為常規(guī)工藝。
[0038]本實(shí)施例的其他部分與實(shí)施例1相同。
【權(quán)利要求】
1.一種具有雙層鈍化膜的AlGaN基紫外探測(cè)器，器件結(jié)構(gòu)為:在藍(lán)寶石襯底(I)上依次為AlN緩沖層(2)、η型AlGaN層(3)、i型AlGaN層⑷、p型AlGaN層(5)、下層Si3N4鈍化膜(8)、上層Si3N4鈍化膜(9)，η歐姆接觸電極(6)位于η型AlGaN層(3)上，ρ歐姆接觸電極(7)位于P型AlGaN層(5)上，其特征在于，在AlGaN基紫外探測(cè)器的結(jié)構(gòu)的臺(tái)面表面以及臺(tái)面?zhèn)让嬗袃蓪逾g化膜，即下層Si3N4鈍化膜(8)和上層Si3N4鈍化膜(9);所述的下層Si3N4鈍化膜(8)的膜厚為1000-2000埃，所述的上層Si3N4鈍化膜(9)的膜厚為2000-3000埃。
【文檔編號(hào)】H01L31/0304GK203456486SQ201320460221
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】劉秀娟, 張燕, 李向陽, 王立偉, 盧怡丹, 常超 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所