[發明專利]一種AlGaN單極載流子日盲紫外探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010854740.7
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112038448B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 黎大兵;蔣科;孫曉娟;陳洋;賈玉萍;臧行
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/105;H01L31/0304
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明提供的AlGaN單極載流子日盲紫外探測器，基于AlGaN極化效應，利用p?Al_zGa_1?zN/i?Al_yGa_1?yN/n?Al_xGa_1?xN(0.45＝x,zy)的雙異質結作為探測器的主要結構，充分利用由n型AlGaN指向p型AlGaN的極化內建電場增強i型吸收區的電場強度，增強載流子吸收分離效率；同時，利用p?Al_zGa_1?zN/i?Al_yGa_1?yN異質結的價帶帶階有效限制空穴進入吸收區與電子復合，提高載流子壽命；與此同時，在器件制備時設計結構，令光生空穴難以參與到光電導中，實現電子單極導電，從而獲得高響應速度和高增益電流。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種AlGaN單極載流子日盲紫外探測器。

背景技術

波長處于200nm～280nm的太陽輻射極少能到達地球表面，因而在軍事及民用領域日盲紫外探測都有著非常重要的應用。AlGaN材料的禁帶寬度在3.4eV至6.2eV連續可調，對應的波長在200nm至365nm，是日盲紫外探測器的重要基礎材料之一。目前，多種基于AlGaN材料的紫外探測器被研究，其結構類型包括光電導型、肖特基型、MSM型、p-n結型以及APD型。當前，各種類型的AlGaN基日盲紫外探測器均基于電子與空穴同時導電的工作模式。在此模式之下，電子空穴復合概率提高、復合速率增加、載流子壽命縮短。由此將引起探測器增益值低下、復合噪聲強、響應速度慢，難以滿足高速度、高靈敏度的探測需求。

AlGaN材料具有很強的自發極化效應。根據高斯定理，極化強度的變化將在界面位置引起極化電荷，極化電荷的密度和帶電類型由極化強度變化的大小與方向決定。AlGaN材料豐富的異質結結構為極化電場的調控和利用創造了良好的條件。對于AlGaN異質結而言，當沿著(0001)方向生長的異質結組分變大，則在界面處形成正極化電荷；當沿著(0001)方向生長的異質結組分減小，則在界面處形成負極化電荷。當形成雙異質結AlGaN后，由于界面電荷的作用，異質結AlGaN區域將產生極化內建電場。該極化內建電場對于光生載流子的分離可以起到重要作用，對于探測器結構的設計具有顯著作用。

發明內容

有鑒于此，有必要針對現有技術存在的缺陷，提供一種能夠實現單極載流子導電的高性能AlGaN基日盲紫外探測器。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

本發明提供了一種AlGaN單極載流子日盲紫外探測器的制備方法，包括下述步驟：

提供一氮化物材料生長的襯底；

在所述襯底上生長AlN模板；

在所述AlN模板上生長n-Al_xGa_1-xN，x＝0.45；

在所述n-Al_xGa_1-xN上生長i-Al_yGa_1-yN，yx；

在所述i-Al_yGa_1-yN上生長p-Al_zGa_1-zN，0.45＝zy；

在所述p-Al_zGa_1-zN上生長p-GaN；

在上述步驟完成后形成的晶圓上刻蝕探測器光敏臺面；

在所述光敏臺面刻蝕環形溝道，并刻蝕至i-Al_yGa_1-yN層；

在具有所述環形溝道的光敏臺面上刻蝕環形溝道包圍的p-GaN層，并刻蝕至p-Al_zGa_1-zN層；