[發(fā)明專(zhuān)利]一種紫外紅外雙色探測(cè)器及制作方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010183403.6
• 申請(qǐng)日: 2010-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101872798A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宗順;趙德剛;朱建軍;張書(shū)明;王輝;江德生;楊輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/101
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/101;H01L31/0224;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周?chē)?guó)城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紫外紅外雙色探測(cè)器及制作方法。

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)外研制的雙色或多色半導(dǎo)體探測(cè)器響應(yīng)波長(zhǎng)大多數(shù)分布在近、中、遠(yuǎn)紅外范圍。受半導(dǎo)體材料體系自身性質(zhì)的限制，這些探測(cè)器無(wú)法同時(shí)探測(cè)紫外波段的輻射。

氮化鎵(GaN)和氮化鋁(AlN)是直接帶隙半導(dǎo)體材料，禁帶寬度分別為3.4eV、6.2eV左右。AlGaN合金材料的禁帶寬度隨著Al組分的增加而增加，對(duì)應(yīng)的吸收峰分布在紫外光范圍。利用n⁺-GaN/i-Al(In)GaN或n⁺-Al_yGa_1-yN/i-Al_xGa_1-xN(x＞y)異質(zhì)結(jié)界面功函數(shù)內(nèi)光電子發(fā)射效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)。所以，GaN基材料(包括GaN、AlGaN、AlInGaN)為紫外紅外多色探測(cè)器件的制備提供了很好的材料基礎(chǔ)。

異質(zhì)結(jié)界面功函數(shù)內(nèi)光電子發(fā)射紅外探測(cè)(heterojunction?interfacialworkfunction?internal?photoemission，HEIWIP)就是利用高摻雜層和非摻雜層(高摻雜層的禁帶寬度小于非摻雜層)異質(zhì)結(jié)界面上的功函數(shù)差異通過(guò)內(nèi)光電子發(fā)射實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)，基本過(guò)程包括高摻雜層吸收紅外光激發(fā)自由載流子，然后自由載流子穿越異質(zhì)結(jié)界面、被加在本征層的電場(chǎng)收集產(chǎn)生電信號(hào)達(dá)到光探測(cè)目的。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種紫外紅外雙色探測(cè)器及制作方法。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種紫外紅外雙色探測(cè)器，包括：

一襯底，在該襯底上進(jìn)行紫外紅外雙色探測(cè)器用材料結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)；

一緩沖層，生長(zhǎng)在襯底之上；

一第一n型歐姆接觸層，生長(zhǎng)在緩沖層之上，用于歐姆接觸；

由相互交替生長(zhǎng)的第一本征層與重?fù)诫sn型層構(gòu)成的多周期層，其中，第一本征層生長(zhǎng)在第一n型歐姆接觸層上，禁帶寬度為Eg₁，且為非故意摻雜；重?fù)诫sn型層生長(zhǎng)在第一本征層上，禁帶寬度為Eg₂，且Eg₂＜Eg₁；

一第二n型歐姆接觸層，生長(zhǎng)在多周期層之上，部分區(qū)域作為n型歐姆接觸電極用；

一禁帶寬度為Eg₃的本征層，生長(zhǎng)在第二n型歐姆接觸層之上，且Eg₃≤Eg₂；

一透明電極，形成于禁帶寬度為Eg₃的本征層之上；

一上電極，形成于透明電極上一小區(qū)域；

一中電極，形成于第二n型歐姆接觸層的電極窗口；以及

一下電極，形成于第一n型歐姆接觸層的電極窗口。

上述方案中，所述襯底為藍(lán)寶石(Al₂O₃)、氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)和氮化鋁(AlN)等晶體材料中的一種，厚度在80微米至500微米之間。

上述方案中，所述緩沖層生長(zhǎng)在襯底上，采用的材料是氮化鋁和氮化鎵、鋁鎵氮(AlGaN)、鋁銦鎵氮(AlInGaN)中的一種，厚度0.02微米至0.1微米。

上述方案中，所述第一n型歐姆接觸層生長(zhǎng)在緩沖層上，采用的材料是GaN或AlGaN、AlInGaN、AlN，厚度在1.5微米至5微米之間，摻雜濃度n在5×10¹⁷至5×10¹⁹cm^-3，摻入的雜質(zhì)為si。

上述方案中，所述禁帶為E_g1的第一本征層生長(zhǎng)在第一n型歐姆接觸層上，材料為非故意摻雜的Al_xGa_1-xN或AlInGaN，電子載流子濃度為5×10¹⁵至5×10¹⁷cm^-3，厚度為0.02至0.4微米。

上述方案中，所述禁帶寬度為Eg₂的重?fù)诫sn型層生長(zhǎng)在禁帶寬度為Eg1的第一本征層上，采用的材料為Al_yGa_1-yN(y＜x)或AlInGaN，n型摻雜濃度濃度為5×10¹⁷至5×10¹⁹cm^-3，厚度為0.02至0.4μm微米。