一种GaN基紫外探测器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN基紫外探测器及其制作方法，其中，所述探测器包括衬底，所述衬底设有多条梯形条和多条梯形槽，所述梯形条和梯形槽交替设置形成阵列结构，所述梯形条的上表面设有保护层；设于梯形槽内的吸收晶体层，其中，每个梯形槽内设有隔离槽，所述隔离槽将梯形槽内的吸收晶体层分开成两个；设于吸收晶体层上并将所有吸收晶体层形成导电连接的电极；设于电极上的增光层，所述增光层由多种折射率不同的透光材料组成叠层结构。本发明专利技术采用多种折射率不同的透光材料来制成增光层，并将增光层设置在电极上，用于减少空气对氮化镓折射率的变化，让紫外光能够顺利进入探测器之内，减少自反射的光散逸，增强探测器的信号需求。增强探测器的信号需求。增强探测器的信号需求。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基紫外探测器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及紫外探测器
，尤其涉及一种GaN基紫外探测器及其制作方法。

技术介绍

[0002]作为第三代半导体之一，GaN因为其独特的光电子特性(3.4eV禁带宽度)，被公认为紫外探测器的核心材料，非常适用于高度集成紫外光电子器件。但是对于传统的GaN紫外探测器来说，其通常是在平面衬底之上制备而成，而平面结构的探测器具有很高的表面反射效率，会导致探测器的光子吸收效率、光探测率以及响应率等性能会受到影响。近些年来，表面修正技术被越来越多的使用于有效地减少表面反射和增强光子的吸收效率方面，尤其是对GaN、AlGaN等外延材料的器件。在诸多表面修正技术中，自上而下的基底微加工技术、自下而上的合成纳米材料(纳米结构和薄膜材料)技术以及二者的结合被认为是最有效的方法和技术路径。利用半导体PN结光伏效应制成的器件称为光伏探测器，也称结型光电器件。这类器件品种很多，其中包括：光电池、光电二极管、光电晶体管、光电场效应管、PIN管、雪崩光电二极管、光可控硅、阵列式光电器件、象限式光电器件、位置敏感探测器(PSD)、光电耦合器件等。
[0003]由于紫外光本身容易比折射而不易被吸收，因此紫外探测器在收光的时候，信号很微弱，因此如何减少全反射，增加光吸收，是目前研究人员急需要解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种GaN基紫外探测器及其制作方法，减少光反射，增加光吸收，提高紫外探测器的信号需求。
[0005]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种GaN基紫外探测器及其制作方法，增加紫外光吸光面积，降低欧姆接触，增强紫外光光致电流反应。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种GaN基紫外探测器，包括：
[0007]衬底，所述衬底设有多条梯形条和多条梯形槽，所述梯形条和梯形槽交替设置形成阵列结构，所述梯形条的上表面设有保护层；
[0008]设于梯形槽内的吸收晶体层，其中，每个梯形槽内设有隔离槽，所述隔离槽将梯形槽内的吸收晶体层分开成两个；
[0009]设于吸收晶体层上并将所有吸收晶体层形成导电连接的电极；
[0010]设于电极上的增光层，所述增光层由多种折射率不同的透光材料组成叠层结构。
[0011]作为上述方案的改进，所述增光层包括抗反射层、穿透层和吸光层，所述抗反射层设于穿透层和电极之间，所述吸光层设于穿透层上；其中，
[0012]吸光层的折射率＜穿透层的折射率，且抗反射层的折射率＜穿透层的折射率。
[0013]作为上述方案的改进，所述吸光层的折射率为1～1.7，所述穿透层的折射率为1.7～2.4，所述抗反射层的折射率为1～1.4。
[0014]作为上述方案的改进，所述吸光层的材质为MgO或SiO2，所述穿透层的材质为
SiNx、Ti2O、Ti2O5或Al2O3，所述抗反射层材质为MgO或SiO2。
[0015]作为上述方案的改进，所述吸光层的厚度为60～70nm，所述穿透层的厚度为300～600nm，所述抗反射层厚度为80～90nm。
[0016]作为上述方案的改进，所述衬底为硅衬底，所述梯形槽的正面为硅衬底的100晶面，所述梯形条的侧面为硅衬底的111晶面，所述吸收晶体层在硅衬底的100晶面上形成。
[0017]作为上述方案的改进，所述梯形槽的底部宽度为13～23μm，所述梯形条和梯形槽的总宽度为30～70μm。
[0018]作为上述方案的改进，所述隔离槽的宽度为5μm以上；
[0019]所述吸收晶体层比梯形条高0.5～1.5μm。
[0020]作为上述方案的改进，所述电极包括接触层和导电层，所述接触层设于吸收晶体层和导电层之间，所述导电层设于接触层上，其中，所述接触层的材料选自Ni、Pt、Rh和Pd中的一种或几种，所述导电层的材料选自Au、Al、Ag和Cu中一种或几种。
[0021]相应地，本专利技术还提供了一种GaN基紫外探测器的制作方法，包括：
[0022]一、提供衬底，所述衬底设有多条梯形条和多条梯形槽，所述梯形条和梯形槽交替设置形成阵列结构，所述梯形条的上表面设有保护层；
[0023]二、在梯形槽内形成吸收晶体层，其中，每个梯形槽内设有隔离槽，所述隔离槽将梯形槽内的吸收晶体层分开成两个；
[0024]三、在吸收晶体层上形成电极，所述电极与所有吸收晶体层形成导电连接；
[0025]四、在电极上形成增光层，所述增光层由多种折射率不同的透光材料组成叠层结构。
[0026]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0027]本专利技术采用多种折射率不同的透光材料来制成增光层，并将增光层设置在电极上，用于减少空气对氮化镓折射率的变化，让紫外光能够顺利进入探测器之内，同时利用增光层叠层折射率不同的特性，减少自反射的光散逸，增强探测器的信号需求。
[0028]本专利技术在吸收晶体层上设置的电极可以将其形成并联连接，根据公式1/R＝1/R1+1/R2+
…
+R
10
，得出内电阻R，进而转换成V＝V1+V2+
…
+V
10
，进一步增强紫外光光致电流反应。
[0029]本专利技术通过衬底上的梯形条和梯形槽形成阵列结构，使得形成在梯形槽内吸收晶体层被梯形条隔开，从而增加吸收晶体层的吸光面积，并减少吸收晶体层的缺陷密度；此外，本专利技术通过形成梯形条和梯形槽的排列方式，来增强本专利技术GaN基紫外探测器对紫外光光致电流反应，其中，本专利技术GaN基紫外探测器的光敏面积为0.1～0.4mm2，响应波段为250～350nm，峰值响应度不低于500A/W，暗电流小于1.0nA(1V)。
附图说明
[0030]图1是本专利技术GaN基紫外探测器的立体图；
[0031]图2是本专利技术GaN基紫外探测器的结构示意图；
[0032]图3是本专利技术衬底的结构示意图；
[0033]图4是本专利技术电极的结构示意图；
[0034]图5是本专利技术增光层的示意图；
[0035]图6是本专利技术在衬底上形成吸收晶体层后的结构示意图；
[0036]图7是本专利技术在吸收晶体层上形成电极后的结构示意图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。
[0038]参见图1和图2，本专利技术提供了一种GaN基紫外探测器，包括衬底10、吸收晶体层20、电极40和增光层50，其中，参见图3，所述衬底10设有多条梯形条11和多条梯形槽12，所述梯形条11和梯形槽交替设置形成阵列结构，所述梯形条11的上表面设有保护层13；每个梯形槽内设有隔离槽30和两个所述吸收晶体层20，所述隔离槽30将两个吸收晶体层20隔开；所述电极40设置在吸收晶体层20上并与所有吸收晶体层20形成导电连接；所述增光层50设于电极40上，所述增光层40由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN基紫外探测器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底设有多条梯形条和多条梯形槽，所述梯形条和梯形槽交替设置形成阵列结构，所述梯形条的上表面设有保护层；设于梯形槽内的吸收晶体层，其中，每个梯形槽内设有隔离槽，所述隔离槽将梯形槽内的吸收晶体层分开成两个；设于吸收晶体层上并将所有吸收晶体层形成导电连接的电极；设于电极上的增光层，所述增光层由多种折射率不同的透光材料组成叠层结构。2.如权利要求1所述的GaN基紫外探测器，其特征在于，所述增光层包括抗反射层、穿透层和吸光层，所述抗反射层设于穿透层和电极之间，所述吸光层设于穿透层上；其中，吸光层的折射率＜穿透层的折射率，且抗反射层的折射率＜穿透层的折射率。3.如权利要求2所述的GaN基紫外探测器，其特征在于，所述吸光层的折射率为1～1.7，所述穿透层的折射率为1.7～2.4，所述抗反射层的折射率为1～1.4。4.如权利要求3所述的GaN基紫外探测器，其特征在于，所述吸光层的材质为MgO或SiO2，所述穿透层的材质为SiNx、Ti2O、Ti2O5或Al2O3，所述抗反射层材质为MgO或SiO2。5.如权利要求1所述的GaN基紫外探测器，其特征在于，所述吸光层的厚度为60～70nm，所述穿透层的厚度为300～600nm，所述抗反射层厚度为80～90nm。6.如权利要求1所述的GaN基...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永进，仇美懿，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：