[发明专利]一种紫外雪崩探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外雪崩探测器及其制备方法，该探测器为nipip结构，自衬底从下向上依次包括：p型层、i型光敏吸收层、p型过渡层、i型雪崩层、n型层；所述n型层上设置有n型欧姆电极，所述p型层上设置有p型欧姆电极；所述p型层为接收入射光的结构层所述衬底为可透光的衬底。由于本发明提供一种新的nipip结构，将衬底设置为可透光材料，因此紫外光可以从背部入射，穿过衬底来进行探测工作。后续在进行集成时，探测器阵列与其上的读出电路通过铟柱连接时，并不影响紫外光的探测工作。

技术领域

本发明涉及半导体探测技术，尤其涉及紫外雪崩探测器及其制备方法。

背景技术

紫外光主要源于太阳辐射，大气中臭氧分子对波长为200～280nm紫外光有强吸收作用，因此在地表附近该波段的紫外辐射近似为零，即“日盲”区。而波长为280～400nm的紫外辐射则透过大气后，在地表均匀分布，即“可见盲”区。紫外探测技术主要工作在200～400nm波段，在军事领域、科研领域和民用领域均发挥着较为重要的作用。比如，在军事领域可以应用于导弹尾焰探测和飞行制导；在科研领域主要应用于化学分析、生物分析和天文学研究等；在民用领域主要应用于光通信和电晕放电监测等方面。

现有的紫外探测技术主要分为两类，一类是基于光阴极的真空光电倍增管(PMT)，另一类是基于半导体技术的全固态探测器。其中，PMT具有灵敏度高、噪声低的优点，但因其体积大、易碎且难以集成，使其发展受到限制。半导体探测器中发展较为成熟的硅(Si)基探测器，其灵敏度高、集成度高，但因其是窄禁带半导体，工作在紫外波段会在很大程度上衰减其使用寿命。近年来，随着对宽禁带半导体材料的研究，镓氮(GaN)基紫外探测器不断有了新的突破。比如，我们提出了一种GaN/AlN超晶格雪崩探测器(APD)，该结构提供了一种高灵敏的雪崩放大平台，具有高增益、低噪音等优点。

图1是现有技术中一种紫外雪崩探测器的基本结构示意图。如图1所示，这种探测器可以为pipin结构，1区为p层，2区为i层，3区为p层，4区为i层，5区为n层。其中，1区和5区构成pn结，是半导体器件的一种基本结构。2区为吸收层，主要用于吸收能量高于其禁带宽度的光子的能量，从而产生电子空穴对。3区为过渡层，主要用于电场控制。4区为雪崩区，主要用于电子离化碰撞，达到雪崩的效果。实际应用中，紫外雪崩探测器还包括衬底、缓冲层和电极。当紫外雪崩探测器探测到紫外光时，会产生电流，并通过两端的电极将电信号传输出去，达到探测的目的。

现有技术的紫外雪崩探测器虽然能成功地对紫外光进行探测，但很难在实际应用中与读出电路进行集成。如图2所示，紫外雪崩探测器阵列由若干如图1所示的探测器组成，并通过铟柱与读出电路(ROIC，Read Out Inlegrated Circuit)相连。问题在于，读出电路为硅基电路芯片，本身不透光。因此，当需要探测的紫外光正入射时，读出电路板会对其造成遮挡，从而无法进行正常的探测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种紫外雪崩探测器及其制备方法，在保证正常探测工作的情况下，还可以避免在集成时被读出电路板遮挡的问题。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种紫外雪崩探测器，其特征在于，该探测器为nipip结构，自衬底从下向上依次包括：

p型层、i型光敏吸收层、p型过渡层、i型雪崩层、n型层；

所述n型层上设置有n型欧姆电极，所述p型层上设置有p型欧姆电极；

所述p型层为接收入射光的结构层；

所述衬底为可透光的衬底。

进一步地，所述p型层的材料为Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤1；

所述i型光敏吸收层的材料为Al_yGa_1-yN，其中0≤y≤1；