[发明专利]背照射平面型PIN结构GaN基紫外探测器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及紫外探测器技术，具体是指一种背照射平面型PIN结构GaN 基紫外探测器及制备方法。

背景技术

GaN基宽禁带半导体材料由于其化学性质稳定、直接带隙以及带隙可调范 围大等特点，因此在高功率、高频电子器件以及发光器件、紫外探测器等方面 具有巨大的潜在和现实应用。而且自从几个关键工艺取得了大的突破：一是在 生长GaN以前，在衬底上先低温生长一层AlN或GaN的缓冲层的二步生长法 获得了高质量的GaN单晶薄膜；二是p型GaN的获得及以前未实现p型化的 原因得到澄清，使得GaN基紫外探测器研究成为一个热点。

到目前，国内外报道了许多GaN基紫外探测器，例如光导型，MS型，PIN 型等，相比较于前两种结构的探测器，PIN结构的探测器具有高的击穿电压、 快的响应速率和很好的器件响应率，是目前GaN基紫外探测器的主流结构。 例如文献“Appl.Phys.Lett.92，033507(2008)”所报道的高性能可见盲光电二极 管就是采用的PIN的材料结构。国内在紫外探测器方面的也有报道。但是目前 所报道的器件中，制备工艺大都采用刻蚀的台面工艺制备的，这就给器件的制 备工艺带来一些缺点，例如刻蚀工艺过程中引入的表面损伤，增大了表面复合 效应，使漏电流变大。

采用离子注入工艺制备器件，可以避免上述的缺点，利用离子注入的平面 工艺制备的PIN结构紫外光电探测器的报道仅限于M.C.Chen等人报道的 GaN正照射平面型紫外光电探测器(文献为：“Appl.Phys.Lett.88，203508 (2006)”及“Appl.Phys.Lett.89，183509(2006)”)。综上所述，目前背照射平面 型PIN结构GaN基紫外光电探测器还未在国内外各类文献中见于报道。

发明内容

本发明的目的在于，提出了一种背照射平面型PIN结构GaN基紫外探测 器。该结构的探测器不仅能避免了刻蚀工艺带来的表面损伤。背照射的器件结 构还利于与电路倒装互联，从而提高了器件的实际应用性能。

本发明的背照射平面型PIN结构GaN基紫外探测器，如图2所示，其特 征在于：

一衬底1，该衬底为双面抛光的蓝宝石(0001)晶片。

一缓冲层2，为未掺杂的AlN层，厚度为0.1-2微米。

一n型Al_xGa_1-xN(0＜x≤0.8)层3，其电子浓度5×10¹⁷cm^-3，厚度为0.2-2 微米。

一有源层4，为本征GaN或是弱n型GaN层，其电子浓度小于5×10¹⁶cm^-3， 厚度为0.1-0.3微米。

一p型欧姆接触层5，为p型GaN层，厚度在0.03-0.2微米，其空穴浓度 大于1×10¹⁷cm^-3。

一n⁺型沟道7，该沟道连通n型Al_xGa_1-xN(0＜x≤0.8)层3、有源层4及 p型欧姆接触层5。n⁺型沟道7采用离子注入制备工艺，注入剂量大于 5×10¹⁴cm^-2，注入形状可以任意选择。

一n型欧姆接触电极8，该电极制作在n⁺型沟道7上，其图形为点状或环 状结构。

一p型欧姆接触电极9，该电极制作在p型欧姆接触层5上，其图形为点 状或环状结构。

所说的背照射平面型PIN结构GaN基紫外探测器制作工艺步骤：

1、在双面抛光的蓝宝石(0001)衬底1上外延方式生长一层～0.1-2微米 厚的缓冲层2；然后在缓冲层之上依次生长厚度为～0.2-2微米Si掺杂浓度大 于5×10¹⁷cm^-3，n型Al_xGa_1-xN(0＜x≤0.8)层3；～0.1-0.3微米厚的有源层4； 以及～0.03-0.2微米厚Mg掺杂的空穴浓度大于1×10¹⁷cm^-3p型GaN欧姆接触 层5。

2、外延片清洗，在外延片上光刻图形6形成注入窗口。