剥离技术在GaN基紫外图像传感器中的应用

采用剥离技术,实现了GaN 基紫外探测器件与硅读出电路的倒焊对接,对提高GaN基紫外图像传感器的电学特性起到了重要的作用。介绍了剥离技术的原理,实验结果分析及应用。

非等平面AlGaN紫外探测器阵列挡光技术研究

介绍了SiO2/PI1/Al/PI2挡光技术的原理及其制作工艺过程。通过采用SiO2/聚酰亚胺(PI1)/Al/PI2挡光技术,实现了真正意义上的日盲紫外成像。此技术主要应用于日盲型AlGaN紫外焦平面阵列。

玻璃微透镜阵列的制作工艺研究

对以玻璃为基材的微透镜阵列的制作工艺进行了研究,得出了影响微透镜阵列制作的三个主要因素:玻璃组分、腐蚀方法以及抗蚀掩模层材料。并通过实验详细分析了这三者对实验结果的影响。根据分析结果,选择合适的材料和工艺方法,获得了效果较好的玻璃微透镜阵列,为玻璃微透镜阵列的制作提供了依据和方法。

基于斜台面工艺的背照式GaN雪崩探测器制备

对基于斜台面工艺的背照式pin型GaN紫外雪崩探测器制备进行了简要介绍。通过斜台面制作工艺的对比优化研究,完成了GaN紫外雪崩探测器的低损伤斜台面制作,器件测试结果表明,高质量斜台面能够有效抑制雪崩探测器的表面提前击穿,器件暗电流特性优良,获得了超高雪崩增益的GaN紫外雪崩探测器。

日盲型AlGaN PIN紫外探测器的研制

采用MOCVD方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlGaN材料,研制出日盲型AlGaN PIN紫外探测器。详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试。测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5 V,反向击穿电压大于20V;常温下(300 K),该器件在3 V反向偏压下的暗电流约为50 pA,在零偏压下270 nm处峰值响应度达到0.12 A/W,长波截止波长小于285 nm。

Al_xGa_(1-x)N日盲紫外探测器及其焦平面阵列

报道了320×256元AlxGa1-xN日盲型紫外探测器及其焦平面阵列探测器的研制情况，介绍了材料生长、器件制备工艺和器件的光电特性。器件的开启电压大于3．5V，-0．5V偏压时暗电流小于1．2×10^-12A（φ=300ttm台面），光谱响应范围260～280nm，268nm峰值波长的响应度大于0．095A／W。器件实现了日盲紫外成像演示。

通过添加表面活性剂和螯合剂改进硅片化学清洗工艺的研究

通过在传统RCA清洗法所用的SC-1液中,添加表面活性剂四甲基氢氧化铵(TMAH)和/或螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA),实验比较了不同清洗方法对颗粒粘污、金属粘污的去除效率;并测试了其对硅片表面粗糙度的影响。用MOS电容结构的击穿电场强度Weibull分布,评价了不同清洗方法所得氧化层的质量。结果表明,上述改进能够显著提高对颗粒粘污和金属粘污的去除效果,同时能省去RCA的SC-2清洗步骤,具有节省工时、化学试剂消耗量小的优势。

AlGaN日盲紫外焦平面阵列均匀性研究

结合外延材料工艺、芯片工艺及互连集成工艺具体情况,分析了AlGaN外延材料、探测器阵列芯片及倒焊芯片的均匀性特点,讨论了影响外延材料Al组分分布均匀性、芯片电阻和电容分布均匀性的各种因素。在此基础上,提出了改进器件均匀性的技术途径。利用MOCVD外延材料生长技术,生长了背照式AlGaN-pin异质结构外延材料,并利用所生长的外延材料制作了320×256元AlGaN日盲紫外焦平面阵列器件。测试所制作的器件,结果显示,其光谱响应范围为255~280nm,位于日盲波段,0V偏置时272nm峰值波长响应度大于0.16A/W(外量子效率大于72.9%),有效像元数大于99.2%,响应非均匀性小于3.36%。

日盲紫外焦平面探测器的抗辐射加固设计

设计了一款320×256元抗辐射日盲紫外焦平面阵列探测器,重点针对探测器的读出电路版图、积分开关偏置点、探测器芯片外延结构及器件工艺开展了抗辐射加固设计。对加固样品开展了γ总剂量和中子辐照试验和测试,试验结果表明样品的抗电离辐照总剂量达到150krad(Si),抗中子辐照注量达到1×1013 n/cm2(等效1MeV中子),验证了抗辐射加固措施的有效性。

干氧SiO_2的氢氟酸缓冲腐蚀研究

根据对掺三氯乙烯（TCE）干氧氧化的SiO2在不同配比氢氟酸缓冲腐蚀液（BHF）中的腐蚀特性的研究结果表明，在HF wt％保持不变的条件下，腐蚀速率先随着NH4F wt％的增大而上升；NH4F大于15 wt%～20wt％以后，腐蚀速率反而随之降低。值得注意的是，干氧SiO2同湿氧SiO2相比，在1wt％HF条件下，前者的腐蚀速率要比后者高，直到HF酸浓度大于3wt％时，前者的腐蚀速率才低于后者，这一现象可用NH^4＋阻挡模型结合TCE在SiO2中引入浅电子陷阱的方式得到解释。

高抑制比背照式Al_xGa_(1-x)N pin日盲紫外探测器研究

利用现有外延材料生长技术和器件工艺技术,生长了背照式AlxGa1-xN pin外延材料,并用生长的材料制作了日盲紫外探测器,测试结果表明器件在0V偏压下抑制比达到了6 400。在此基础上,较详细地分析了偏置电压、p-AlxGa1-xN载流子浓度和Al组分、极化效应对背照式AlxGa1-xN pin日盲紫外探测器抑制比的影响及非日盲光生载流子的限制机制。分析表明,提高p-AlxGa1-xN载流子浓度和GaN/AlxGa1-xN异质结极化强度是现有技术条件下提高器件抑制比的有效途径。

64×64元GaN基紫外图像传感器的设计

介绍了64×64元GaN基紫外图像传感器的结构设计和制作过程，以及需要注意的关键技术。

GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱外延结构及其LP-MOCVD生长工艺研究

在低压金属有机化学气相沉积生长工艺中,对用于制作850nm垂直腔面发射激光器件的GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱外延结构的生长温度、反应室压力、总载气流量以及生长速度等主要工艺参量进行优化,并进行了完整外延结构的生长.实验结果表明:在700℃条件下,得到多种组分的GaAs/Al_xGa_(1-x)As多量子阱结构,通过光致发光谱对比测试得到的最佳组分x为0.24,同时得到良好的表面形貌,最终确定的最佳生长速度为0.34~0.511nm/s.

微细厚铜金属互连线制作技术研究

微细厚铜金属互连线不仅具有耐大电流的能力,而且具有低的电阻值,在MEMS领域具有重要的应用。采用分布式涂胶法,通过控制各工艺参数,在PC板衬底上制备了厚的光刻胶掩模图形。利用恒流电镀法在PC板衬底上沉积出宽度为5μm,间距为5μm的厚金属铜互联线,可为厚金属互连工艺提供一定的技术支持。

应用厚缓冲层实现蓝宝石上高质量AlN外延层的MOCVD生长

在蓝宝石衬底上采用由低温AlN成核层、中温AlN生长层、温度渐变AlN生长层和高温AlN生长层组成的厚三维生长缓冲层来实现AlN外延层位错密度的减少和应力的释放。用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)及X射线衍射仪对样品进行了表征,结果表明所生长外延层表面无裂纹,并显示出清晰的阶梯流表面形貌,其平均粗糙度为0.160nm,KOH腐蚀坑密度为5.8×108 cm-2,(0002)和(10-12)回摆曲线FWHM分别为210″和396″。详细论述了AlN外延层的生长模式、位错行为和应力释放途径。

基于石墨烯纳米条带阵列的光电探测器模型

提出了一种基于石墨烯纳米条带阵列的光电探测器(GNR-PD)结构,讨论了器件的解析模型。基于二维泊松方程,在弱非局域近似条件下建立了GNR-PD的器件模型,推导了其I-V特性和光响应特性。结果表明,GNR-PD具有极高量子效率和光电增益,可以获得高达150A/W以上的光响应度。