[发明专利]基于场板结构的AlGaN或GaN紫外雪崩光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于场板结构的AlGaN或GaN紫外雪崩光电探测器，包括一AlGaN或GaN APD器件，AlGaN或GaN APD器件的两侧形成角度在15°‑30°的斜坡，斜坡上设置有金属场板，所述场板覆盖结区，与p型电极相连，与n型电极不相连。还公开了其制备方法。本发明利用厚膜光刻胶回流的方法，在AlGaN APD器件上形成平缓的倾斜侧壁。利用倾斜侧壁，可以控制场板在侧壁上延伸的长度，既能实现对结区的覆盖，又不超过有效范围，进而发挥场板、绝缘层、半导体之间的MOS效应，扩展器件结区的耗尽区宽度，抑制器件结区的峰值电场。

技术领域

本发明涉及一种基于场板结构的AlGaN或GaN紫外雪崩光电探测器及其制备方法，属于半导体光电子材料技术领域。

背景技术

以铝镓氮(AlGaN)为代表的III族氮化物半导体，具有直接带隙，物理、化学性质稳定，是近年来国内外重点研究和发展的新型第三代半导体材料。GaN 和AlN半导体材料的禁带宽度分别为3.4eV和6.2eV，通过形成Al_xGa_1-xN多元化合物，其禁带宽度可从3.4～6.2eV连续变化，波长范围覆盖200～365nm，是制备紫外探测器的优选材料。与传统的硅基紫外探测器和紫外光电倍增管相比， AlGaN基半导体材的光电探测器具有更高的灵敏度，可直接实现可见光盲甚至日盲操作，可在高温、强辐射等恶劣环境下工作等明显的优势。

AlGaN基紫外雪崩光电探测器(APD)具有高的响应速度、10⁵以上的增益，甚至可在单光子探测模式下(Geiger模式)工作，可实现对微弱紫外信号的快速测量。雪崩光电二极管一般采用PIN结构，其特征是在P和N半导体材料之间加入一层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层。二极管在反向偏压时，电压几乎全部降落在深耗尽的I层上。当二极管被加上足够高的反向偏压时，耗尽层内运动的载流子就可能因碰撞电离效应而获得雪崩倍增；当载流子的雪崩增益非常高时，二极管就进入到雪崩击穿状态。根据应用需求，雪崩光电二极管既可以工作在略低于雪崩击穿电压的状态(线性模式)，也可以工作在略高于雪崩击穿状态(盖革模式)。

由于AlGaN APD需要工作在高电场模式下，因此，可靠的结终端 (termination)的是器件能够稳定工作的关键。目前，常用的结终端结构包括浮空场环、场板、结终端扩展和斜角终端等。其中，场板结构的结终端技术，以其工艺简单，效果稳定而广泛应用在功率器件中。如图1所示的肖特基势垒二极管，场板与绝缘层、半导体间构成了MOS结构，使得肖特基结处的耗尽区进一步扩展。相比于无场板结构(如图2所示)，有场板结构的肖特基结处(如图3所示) 等势线变稀疏，电场强度减弱，击穿电压得到了有效提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于场板结构的AlGaN或GaN紫外雪崩光电探测器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于场板结构的AlGaN或GaN紫外雪崩光电探测器，包括一AlGaN 或GaN APD器件，AlGaN或GaN APD器件的两侧形成角度在15°-30°的斜坡，斜坡上设置有金属场板，所述场板覆盖结区，与p型电极相连，与n型电极不相连。

优选的，AlGaN紫外雪崩光电探测器的结构自下至上依次包括：

一衬底层；

一n型AlGaN层；

一i型AlGaN层；

一p型GaN层；

一p⁺型GaN层；