【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子，具体涉及一种高温pin紫外探测器及其制备方法。
技术介绍
1、紫外探测是一种常用的分析技术，广泛应用于光通信、火焰检测、燃烧监测、化学分析、天文学等诸多领域。在这些应用中，大部分都需要能够在高温恶劣环境中工作的紫外仪器。近十年来，宽带隙半导体已成为光电子领域最具吸引力的材料。它们的宽带隙和固有特性推动了可靠光电探测器的发展，可以在高温区域(高达300℃)选择性地检测短波长(即紫外线，uv)。
2、4h-sic材料的禁带宽度为3.26ev，这直接决定了4h-sic器件的高温工作能力。相比于si和gaas，4h-sic具有更宽的禁带宽度，这使得4h-sic的本征载流子浓度更低。低本征载流子浓度意味着4h-sic基器件在高温环境工作时拥有更低的漏电流。4h-sic的最高工作温度可达1000℃。
3、常见的紫外探测器主要有光电导型光电探测器、金属-半导体-金属光电探测器、肖特基、p-n和p-i-n结光电探测器等。其中，pin由于制备工艺简单，漏电低，更适合用于高温应用。高温紫外线检测仪器发展的主要驱动力是对工业、汽车、航空航天和能源生产系统中产生紫外线信号的恶劣环境和过程进行现场监测。因此，研究并设计高性能的4h-sic高温紫外探测器无疑具有非常重要的意义。
4、对于器件制造而言，欧姆接触的制备是必不可少的一步关键工艺。在高温环境中(>450℃)，欧姆接触的热稳定性十分重要，它的退化会导致整个器件性能退化甚至失效。对于在高温极限工况下工作的4h-sic器件来说，一个耐高温的
5、现有的欧姆接触主要有ni/sic欧姆接触、pt/ti/sic欧姆接触等。其中，ni/sic欧姆接触技术最为成熟，由于其工艺简单、比接触电阻低的优点已广泛应用于商业中。高温处理是形成欧姆接触不可避免的工艺，在此过程中sic中的部分c元素会向ni中扩散。然而，由于扩散入ni的c元素无法与ni结合并作为游离c，这会对后续的引线键合工艺带来难度。此外，ni/sic欧姆接触在长时间高温环境工作中会退化。而pt/ti/sic欧姆接触迅速失效的原因在于金属/sic界面处的ti原子的严重氧化。对于耐高温器件，高温环境会使得表面o原子迅速朝sic方向扩散，从而引起欧姆接触退化。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中高温下由于欧姆接触退化而导致器件失效的问题，本专利技术提供了一种高温pin紫外探测器及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方面，本专利技术提出了一种高温pin紫外探测器，包括4h-sic衬底、4h-sic外延层、4h-sic吸收层、4h-sic接触层、钝化层、p型欧姆接触金属、n型欧姆接触金属、金属pad以及扩散阻挡层；
3、4h-sic衬底、4h-sic外延层、4h-sic吸收层以及4h-sic接触层自下而上层叠设置；
4、4h-sic接触层、4h-sic吸收层以及4h-sic外延层的两侧通过刻蚀形成呈倾角台面结构；其中，4h-sic接触层的上表面形成倾角台面结构的上台面，4h-sic接触层的侧壁、4h-sic吸收层的侧壁以及部分4h-sic外延层的侧壁一起形成倾角台面结构的倾斜侧壁；4h-sic外延层两侧的上表面形成倾角台面结构的下台面；
5、4h-sic接触层的中间刻蚀有若干倒梯形沟槽，若干倒梯形沟槽自4h-sic接触层的上表面向下延伸至4h-sic接触层内部；
6、钝化层覆盖整个器件的上表面；
7、p型欧姆接触金属设置在倾角台面结构的下台面处，包括依次堆叠的ni/w/tasi2/ti/pt；
8、n型欧姆接触金属设置在倾角台面结构的上台面处，包括依次堆叠的ti/tasi2/ti/pt；
9、金属pad设置在p型欧姆接触金属和n型欧姆接触金属上方；
10、金属pad和p型欧姆接触金属之间、金属pad和n型欧姆接触金属之间还设置有扩散阻挡层，扩散阻挡层包括金属ti/pt。
11、第二方面，本专利技术提出了一种高温pin紫外探测器的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
12、在4h-sic衬底上依次形成4h-sic外延层、4h-sic吸收层以及4h-sic接触层；
13、对4h-sic接触层、4h-sic吸收层以及4h-sic外延层进行刻蚀，形成倾角台面结构；其中，4h-sic接触层的上表面形成倾角台面结构的上台面，4h-sic接触层的侧壁、4h-sic吸收层的侧壁以及部分4h-sic外延层的侧壁一起形成倾角台面结构的倾斜侧壁；4h-sic外延层两侧的上表面形成倾角台面结构的下台面；
14、对4h-sic接触层的中间位置进行刻蚀，形成若干倒梯形沟槽；
15、在整个样品表面形成钝化层；
16、在倾角台面结构的下台面和上台面处分别制备p型欧姆接触金属和n型欧姆接触金属；其中，p型欧姆接触金属包括依次堆叠的ni/w/tasi2/ti/pt，n型欧姆接触金属包括依次堆叠的ti/tasi2/ti/pt；
17、在p型欧姆接触金属和n型欧姆接触金属上形成扩散阻挡层；扩散阻挡层金属ti/pt；
18、在扩散阻挡层上形成金属pad，从而完成器件制备。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术提出的高温pin紫外探测器采用使用n型欧姆接触ti/tasi2/ti/pt和p型欧姆接触ni/w/tasi2/ti/pt，并使用ti/pt做为扩散阻挡层；其中，扩散阻挡层可以有效的阻止金属pad中的au和o元素迁移到外延层中，显著减少au和o进一步通过障壁扩散，且tasi2层也可以有效减缓o原子向sic方向的扩散速率，进一步提升欧姆接触在高温下的热稳定性和寿命。同时，引入金属ni可以降低p型欧姆接触形成所需的退火温度。并且金属w可以结合c，以反应掉ni基欧姆接触产生的游离c，使得n型和p型比接触电阻基本保持稳定，从而提升了欧姆接触的热稳定性以及在高温环境下的寿命；
21、2、本专利技术提出的高温pin紫外探测器设计了梯形构槽结构，可以在减小光反射的同时，使吸收区i区能够吸收更多的光子，提升光电探测器的响应度，提升了光电探测器的探测率和性能。
22、以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高温pin紫外探测器，其特征在于，包括4H-SiC衬底(1)、4H-SiC外延层(2)、4H-SiC吸收层(3)、4H-SiC接触层(4)、钝化层(5)、P型欧姆接触金属(6)、N型欧姆接触金属(7)、金属Pad(8)以及扩散阻挡层(9)；
2.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述4H-SiC衬底(1)为n+掺杂；
3.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述倒梯形沟槽的深度为0.2-0.4μm，宽度为1-2μm。
4.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述钝化层(5)采用SiO2/SiNx复合层，其厚度为20-30nm。
5.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述金属Pad(8)的材料为TaSi2/Pt/Au。
6.一种高温pin紫外探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种高温pin紫外探测器的制备方法，其特征在于，在4H-SiC衬底上依次形成4H-SiC外延
8.根据权利要求6所述的一种高温pin紫外探测器的制备方法，其特征在于，在所述倾角台面结构的下台面和上台面处分别制备P型欧姆接触金属和N型欧姆接触金属，具体包括：
9.根据权利要求6所述的一种高温pin紫外探测器的制备方法，其特征在于，在所述P型欧姆接触金属和所述N型欧姆接触金属上形成扩散阻挡层；包括：
10.根据权利要求6所述的一种高温pin紫外探测器的制备方法，其特征在于，在所述扩散阻挡层上形成金属Pad，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高温pin紫外探测器，其特征在于，包括4h-sic衬底(1)、4h-sic外延层(2)、4h-sic吸收层(3)、4h-sic接触层(4)、钝化层(5)、p型欧姆接触金属(6)、n型欧姆接触金属(7)、金属pad(8)以及扩散阻挡层(9)；
2.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述4h-sic衬底(1)为n+掺杂；
3.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述倒梯形沟槽的深度为0.2-0.4μm，宽度为1-2μm。
4.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述钝化层(5)采用sio2/sinx复合层，其厚度为20-30nm。
5.根据权利要求1所述的一种高温pin紫外探测器，其特征在于，所述金属pad(8)的材料为tasi...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜丰羽，龚志鹏，袁昊，宋庆文，周瑜，汤晓燕，韩超，张玉明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。