一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115566087A(43)申请公布日2023.01.03(21)申请号202211183577.1C23C14/08(2006.01)(22)申请日2022.09.27(71)申请人山东大学地址250199山东省济南市历城区山大南路27号(72)发明人辛倩纪兴启宋爱民(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219专利代理师杨树云(51)Int.Cl.H01L31/032(2006.01)H01L31/0352(2006.01)H01L31/0376(2006.01)H01L31/113(2006.01)H01L31/18(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器及其制备方法，包括由下自上依次生长的栅电极、介质层、IGZO前沟道层、源电极和漏电极、Ga2O3背沟道层，IGZO前沟道层与Ga2O3背沟道层形成IGZO/Ga2O3异质结沟道。本发明结合异质结与薄膜晶体管二者的优点，研制出一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器，该日盲紫外探测器具有高的探测率、响应度以及亮暗电流比等优点，同时可实现对弱光的探测。本发明利用射频磁控溅射的方法制备，方法简单、均匀性好、易重复，适用工业大面积生产。CN115566087ACN115566087A权利要求书1/2页1.一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器，其特征在于，包括由下自上依次生长的栅电极、介质层、IGZO前沟道层、源电极和漏电极、Ga2O3背沟道层，IGZO前沟道层与Ga2O3背沟道层形成IGZO/Ga2O3异质结沟道。2.根据权利要求1所述的一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器，其特征在于，所述栅电极为Ti、Au、Pt、Al金属以及ITO、重掺杂Si中的一种；所述介质层为SiO2、Al2O3、HfO2中的一种；所述源电极和漏电极均为金属电极；进一步优选的，所述栅电极为p型重掺杂Si。3.根据权利要求1所述的一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器，其特征在于，所述介质层的厚度为50‑300nm；所述IGZO前沟道层的厚度为5‑11nm；所述Ga2O3背沟道层的厚度为5‑50nm。4.根据权利要求1所述的一种非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器，其特征在于，所述介质层的厚度为100nm；所述IGZO前沟道层的厚度为9nm；所述Ga2O3背沟道层的厚度为15nm。5.权利要求1‑4任一所述的非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上生长栅电极，其上加载介质层；使用射频磁控溅射法在介质层上溅射沉积IGZO薄膜，形成IGZO前沟道层；在IGZO沟道层上生长金属，形成源电极和漏电极；使用射频磁控溅射法溅射沉积生长Ga2O3薄膜，形成Ga2O3背沟道层，既得。6.根据权利要求5所述的非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，使用射频磁控溅射法在衬底上溅射沉积IGZO薄膜，形成IGZO前沟道层，射频磁控溅射中的工艺参数如下：靶材为IGZO陶瓷靶；溅射功率为50‑120W；工作气压为2.5‑5mTorr；气体流速为10‑30SCCM；衬底温度为25‑100℃；生长氛围为体积分数为0‑2.5％O2含量的氩氧混合气；溅射时间为1分20秒‑2分54秒；进一步优选的，使用射频磁控溅射法在衬底上溅射沉积IGZO薄膜，形成IGZO前沟道层，射频磁控溅射中的工艺参数如下：溅射功率为90W；工作气压为4.1mTorr；气体流速为20SCCM；衬底温度为室温；生长氛围为体积分数为2％O2含量的氩氧混合气体；溅射时间为2分22秒。7.根据权利要求5所述的非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，使用射频磁控溅射法溅射沉积生长Ga2O3薄膜，形成Ga2O3背沟道层；射频磁控2CN115566087A权利要求书2/2页溅射中的工艺参数如下：靶材为Ga2O3陶瓷靶；溅射功率为50‑120W；工作气压为2.5‑5mTorr；气体流速为10‑30SCCM；衬底温度为25‑300℃；生长氛围为纯Ar；溅射时间为2分5秒‑20分30秒；进一步优选的，使用射频磁控溅射法溅射沉积生长Ga2O3薄膜，形成Ga2O3背沟道层；射频磁控溅射中的工艺参数如下：溅射功率为90W；工作气压为4.1mTorr；气体流速为20SCCM；衬底温度为室温；溅射时间为6分9秒。8.根据权利要求5所述的所述的非晶氧化镓异质结薄膜晶体管日盲紫外探测器的制备方法，其特征在于，形成Ga2O3背沟道层之后执行如下操作，包括：空气环境下，在1