[發(fā)明專利]一種III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811590587.0
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN109686809B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江灝;郭瑤;呂澤升
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/107
• 分類號(hào): H01L31/107;H01L31/0304;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 廣州潤禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44446
• 代理人: 楊釗霞;張柳

1.一種III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，包括襯底(101)及在襯底(101)上生長的外延層結(jié)構(gòu)；其中，所述外延層結(jié)構(gòu)按照從下至上的生長順序依次為非故意摻雜AlN緩沖層(102)、非故意摻雜Al_xGa_1-xN緩沖層(103)、n型重?fù)诫sAl_yGa_1-yN歐姆接觸層(104)、Al組分漸變Al_zGa_1-zN極化摻雜p型層(105)、非故意摻雜GaN倍增層(106)、n型摻雜GaN電荷層(107)、In_mGa_1-mN/GaN超晶格光吸收層(108)和重?fù)诫sn型GaN歐姆接觸層(109)；

n型重?fù)诫sAl_yGa_1-yN歐姆接觸層(104)與Al組分漸變Al_zGa_1-zN極化摻雜p型層(105)形成隧穿結(jié)；

其中，Al組分x為0.3～0.7；Al組分y為0.1～0.3；Al組分z的變化區(qū)間為y～0；In_mGa_1-mN層中In組分m為0.1～0.4。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，所述襯底(101)為藍(lán)寶石或SiC襯底；所述非故意摻雜AlN緩沖層(102)為低溫生長，且低溫AlN緩沖層(102)的厚度為10nm～30nm；或者所述非故意摻雜AlN緩沖層(102)為高溫生長，且高溫AlN緩沖層(102)的厚度為0.2μm～3μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，所述非故意摻雜Al_xGa_1-xN緩沖層(103)的厚度為300nm～1μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，所述n型重?fù)诫sAl_yGa_1-yN歐姆接觸層(104)的厚度為100nm～500nm，層中電子濃度為2×1018cm^-3～5×1018cm^-3。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，所述Al組分漸變Al_zGa_1-zN極化摻雜p型層(105)為非故意摻雜層，采用Al組分線性漸變生長，從高Al組分線性變化至低Al組分，其厚度為50nm-200nm，對應(yīng)極化摻雜空穴濃度為2.5×1017cm^-3～3.0×1018cm^-3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，所述非故意摻雜GaN倍增層(106)，厚度為100nm～200nm，層中電子濃度為1×1016cm^-3～2×1017cm^-3。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，所述n型摻雜GaN電荷層(107)，厚度為30nm～60nm，層中電子濃度為5×1017cm^-3～3×1018cm^-3。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體可見光雪崩光電探測器，其特征在于，所述In_mGa_1-mN/GaN超晶格光吸收層(108)為非故意摻雜層；每個(gè)超晶格周期中In_mGa_1-mN層厚度為2nm～4nm，GaN層厚度為2nm～6nm，總的厚度為100nm～300nm。