[發(fā)明專利]一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710148803.5
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN108574020A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫月靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 孫月靜
• 主分類號(hào): H01L31/0304
• 分類號(hào): H01L31/0304;H01L31/105;H01L31/18
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 康瀟

本發(fā)明公開了半導(dǎo)體光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器及其制備方法，包括基底，所述基底頂部設(shè)有光吸收層所述接觸層的頂部左右兩端分別設(shè)有N電極和P電極，一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器制備方法，該P(yáng)IN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器制備方法具體包括以下步驟：S1：以Al₂O₃作為襯底；S2：形成n?GaN基底；S4：在i?AlInGaN光吸收層上再生長0.1?0.3μm的摻雜Mg的p?AlInGaN過渡層；S5：以p?GaN作為歐姆接觸層，本發(fā)明對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少表面光反射率，優(yōu)化有源層厚度，提高器件的量子效率，從而提高光響應(yīng)度，其中晶格常數(shù)和禁帶寬度可獨(dú)立變化，能夠提高與金屬接觸層的半導(dǎo)體濃度，有利于形成良好的歐姆接觸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)

與光伏型相比，光電導(dǎo)型探測(cè)器有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：具有內(nèi)增益和制作簡單。然而光電導(dǎo)型探測(cè)器要求加偏置，暗電流大，而且速度慢。肖特基型光探測(cè)器被認(rèn)為是速度最快的探測(cè)器，但是它的勢(shì)壘較低，漏電流比pin型大。由于耗盡區(qū)窄，而且GaN材料中耗盡區(qū)外產(chǎn)生的載流子擴(kuò)散長度短，肖特基型光探測(cè)器量子效率較低。

目前，AlGaN/GaN材料和器件結(jié)構(gòu)仍存在諸多亟待解決的問題，作為有源區(qū)的AlGaN與作為襯底的GaN材料之間晶格失配，導(dǎo)致外延層位錯(cuò)密度較高和紫外探測(cè)器的暗電流較大，p型摻雜Mg的激活能很大，其激活率很低，p型AlGaN材料帶隙寬、功函數(shù)高、空穴濃度低，從而難以獲得良好的金屬與p型半導(dǎo)體接觸，為此，我們提出了一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器及其制備方法投入使用，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的外延層位錯(cuò)密度較高和紫外探測(cè)器的暗電流較大，p型摻雜Mg的激活能很大，其激活率很低，p型AlGaN材料帶隙寬、功函數(shù)高、空穴濃度低，從而難以獲得良好的金屬與p型半導(dǎo)體接觸的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器，包括基底，所述基底頂部設(shè)有光吸收層，所述光吸收層的頂部設(shè)有過渡層，所述過渡層的頂部設(shè)有接觸層，所述接觸層的頂部左右兩端分別設(shè)有N電極和P電極，所述基底、光吸收層、過渡層和接觸層的外壁均涂覆有SiO₂保護(hù)膜層。

優(yōu)選的，所述基底為n-GaN基底，且n-GaN基底的厚度為2-4μm。

優(yōu)選的，所述光吸收層為晶格常數(shù)和禁帶寬度可獨(dú)立變化的AlInGaN四元合金。

優(yōu)選的，所述過渡層為p-AlInGaN過渡層，且過渡層為雙層結(jié)構(gòu)。

一種PIN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器制備方法，該P(yáng)IN結(jié)構(gòu)紫外光電探測(cè)器制備方法具體包括以下步驟：

S1：以Al₂O₃作為襯底，在Al₂O₃襯底上生長GaN緩沖層；

S2：在GaN緩沖層上生產(chǎn)2-4μm的摻雜Si的n-GaN，形成n-GaN基底；

S3：在n-GaN基底上生長0.1-0.3μm的i-AlInGaN光吸收層；

S4：在i-AlInGaN光吸收層上再生長0.1-0.3μm的摻雜Mg的p-AlInGaN過渡層；

S5：在p-AlInGaN過渡層上生長摻雜Mg的p-GaN，并以p-GaN作為歐姆接觸層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少表面光反射率，優(yōu)化有源層厚度，提高器件的量子效率，從而提高光響應(yīng)度，其中晶格常數(shù)和禁帶寬度可獨(dú)立變化，能夠提高與金屬接觸層的半導(dǎo)體濃度，有利于形成良好的歐姆接觸。