紫外传感器制造技术

一种紫外传感器，其特征在于，包括：　　　　构成容器的部分壁的入射光窗口；和　　　　被放置在所述容器内的针型光电二极管，用来对通过所述的入射光窗口传播的光进行光电转换，其中　　　　所述入射光窗口由科瓦铁镍钴合金玻璃制成，所述针型光电二极管包括光吸收层，该光吸收层在ｎ型氮化物半导体层与ｐ型氮化物半导体层之间由Ｉｎ↓［ｘ］Ｇａ↓［（１－ｘ）］Ｎ（０＜ｘ＜１）材料形成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一个配备一针型光电二极管的紫外传感器。
技术介绍
组合了一个具有只传输特定波长的光的特性的滤光器和一个使用了半导体硅的光电二极管的器件用作为紫外传感器，用来监测波长接近365纳米的紫外辐射的光强度，这已经被众所周知。此外，一个包括了在n型和p型氮化镓半导体层之间的一层由i型氮化镓半导体构成的光接收层的针型氮化物半导体光接收元件用作一个选择性地探测在一特定波长范围内的光用的器件(见日本未经审查的专利申请号2002-83996)，这也为人熟知。
技术实现思路
然而，在上面描述的滤光器中，元件的数量不得不随着入射光强度的减弱而增加。此外，采用上述专利申请中描述的光接收元件，只选择性的探测波长接近365纳米的紫外辐射是比较困难的。本专利技术的一个目的就是提供一个用来只选择性的探测波长接近365纳米的光的紫外传感器。按照本专利技术的紫外传感器包括一个构成一容器的部分壁的入射光窗口和一个放置在该容器内用来对穿过入射光窗口的光束进行光电转换的针型光电二极管。其中，该入射光窗口由科瓦铁镍钴合金玻璃制成，而该针型光电二极管包括了在一n型氮化物半导体层与一p型氮化物半导体层之间的由铟x镓(1-x)氮(0＜x＜1)INxGa(1-x)N(0＜x＜1)材料组成的一光吸收层。采用上述按照本专利技术的紫外传感器，因为入射光窗口由科瓦铁镍钴合金玻璃制成，所以波长约为300纳米或波长更长的光可以被选择性地传输。此外，因为放置在容器内部的针型光电二极管的光吸收层是由INxGa(1-x)N(0＜x＜1)制成的，所以波长约为400纳米或波长更短的穿过入射光窗口传输进来的光可以被选择性地光电转换。因此，只有波长约为365纳米的光可以被选择性地探测到。由科瓦铁镍钴合金玻璃制成的入射光窗口的厚度最好为200微米或更厚。这样，可以保证入射光窗口具有足够的机械强度，同时，可以保证有效地屏蔽波长小于或等于300纳米的光，而只允许波长等于或大于300纳米的光可以被选择性地传输。光吸收层中INxGa(1-x)N的成分比x的值最好在0～0.05之间。这样，可以减弱波长大于约400纳米的光的灵敏度。此外，对波长为405纳米的光的探测灵敏度最多是对波长为365纳米的光的探测灵敏度的1/100。这样，可以更加的精确地探测波长接近365纳米的光。按照本专利技术的紫外传感器最好被用作影印石版术中光源的功率计。这样，汞灯的发射线中波长为365纳米的发射线的强度可以被精确地监控，这个波长的发射线被广泛地用作为在影印石版术中的光源，并一般被称为i线。附图说明图1所示的是一个紫外传感器实施例的横截面示意图；图2所示的是放置在图1所示的紫外传感器内的针型光电二极管的示意图。图3所示的是当不掺杂的INxGa(1-x)N光吸收层中铟(In)的含量比x为零时的针型光电二极管的光谱灵敏度特性的曲线图；图4所示的是INxGa(1-x)N(0＜x＜1)层中铟(In)的含量比x和光致发光(PL)的峰值波长之间的关系；图5所示的是当铟In的比例系数x分别对应图4中的点A-D时的波长和光致发光(PL)的强度之间的关系；图6所示的是当INxGa(1-x)N光吸收层中铟(In)的含量比x为0.01时的针型光电二极管的光谱灵敏度特性的曲线图；和图7所示的是当紫外传感器实施例中INxGa(1-x)N光吸收层中铟(In)的含量比x为0.01时的光谱灵敏度的曲线图。具体实施例方式在下文将结合附图对本专利技术的最佳实施例进行更详细的描述。在附图中同样的元件用同样的标号表示，并且忽略其中重复的说明。图1所示的是一个紫外传感器实施例的横截面示意图。图2所示的是放置在图1所示的紫外传感器内的一针型光电二极管的示意图。如图1所示，一个紫外传感器1包括一个容器5，其中，一金属管壳2的上端开口被一个由科瓦铁镍钴合金玻璃制成的作为入射光窗口的顶板3封闭，而下端开口被一个底板4封闭。作为入射光窗口的该顶板3通过密封金属管壳2的上端开口构成容器5的部分壁。容器5的内部空间可以填充空气或氮气，或被抽成真空。一个针型光电二极管6被放置在容器5内。如图2所示，针型光电二极管6包括一个n型接触层8、一个光吸收层9和一个p型接触层10，它们依次层叠在一个半导体基底7的上面。欧姆电极11、12分别形成在n型接触层8和p型接触层10上。多个用来给针型光电二极管6提供电压或者从针型光电二极管6中拾取信号的电极针13设置在容器5的底板4上。电极针13通过金属导线14与欧姆电极11、12相连。在针型光电二极管6中，光吸收层9由INxGa(1-x)N(0＜x＜1)制成。此外，n型接触层8和p型接触层10由氮化物半导体制成。氮化物半导体是一个III-V族化合物半导体，包含III族元素铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)中的至少一种，而V族元素中主要为氮(N)。针型光电二极管6的各元件厚度将在下面描述。半导体基底7的厚度可以适当根据所使用材料的特性，同时考虑它的机械强度应该足够防止基底在通常使用中破裂、外延生长后处理的可操纵性以及成本而决定。当将与氮化物半导体层(通过外延生长在一基底，例如蓝宝石基底上)之间存在较大的晶格失配的该基底用作为半导体基底7时，那么最好在该基底与氮化物半导体层之间插入一层缓冲层。缓冲层的厚度根据外延生长设备的类型和生长环境适当地选择。当用诸如碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)之类的材料作为半导体基底7时，不必使用一缓冲层。根据加工方法的可控制性适当地决定n型接触层8的厚度。在针型光电二极管6的制作过程中，首先在外延生长后通过平板印刷制作出需要的图形，然后从前表面一侧使用干刻技术让n型接触层8曝光，蚀刻出一个台面结构。干刻的刻蚀深度通过干刻时间控制。当n型接触层8的厚度比较小，那么n型接触层8在有些情况下会因为过刻蚀而被穿透，或在有些情况下n型接触层8的表面会因为刻蚀不充分而未被曝光。此外，当n型接触层8的厚度比较大，那么外延生长时间延长，成本就提高了。因此，n型接触层8的厚度是根据考虑了上述问题的刻蚀厚度的可控制性来选择的。当光吸收层9的厚度比较小时，不能获得对于所需波长的光足够的吸收。此外，当厚度比较大时，在光吸收层9中形成的电场被减弱，在由入射光激发的载流子中达到n型接触层8之前重新结合的载流子和p型接触层10中的比值提高了，从而降低了灵敏度。因为入射光穿过p型接触层10到达光吸收层9，所以p型接触层10的厚度最好比较小，以便抑制由光的吸收引起的对入射光的衰减作用。然而，为了获得良好的欧姆特性，必须掺入大量的p型掺杂剂，因此p型接触层10的厚度的选择必须考虑到p型掺杂剂的扩散。根据前面的论述，各元件的可取的/更可取的厚度范围被列在下面。对于n型接触层8和p型接触层10，只给出了可取的范围。表1 由科瓦铁镍钴合金玻璃制成的顶板3的厚度的可取值至少应为200微米，更可取的厚度是500微米或者更厚些，这样不仅可以得到足够的机械强度，满足作为入射光窗口的要求，而且可以有效地屏蔽波长小于或等于300纳米的光。此外，当顶板和商业化的金属管壳焊接时，需要顶板的厚度大约为1毫米。使用上面描述的紫外传感器1，由于作为入射光窗口的顶板3是由科瓦铁镍钴合金玻璃制成的，因此入射到顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外传感器，其特征在于，包括构成容器的部分壁的入射光窗口；和被放置在所述容器内的针型光电二极管，用来对通过所述的入射光窗口传播的光进行光电转换，其中所述入射光窗口由科瓦铁镍钴合金玻璃制成，所述针型光电二极管包括光吸收层，该光吸收层在n型氮化物半导体层与p型氮化物半导体层之间由InxGa(1-x)N(0＜x＜1)材料形成。2.依照权利要求1的紫外传感器，其特征在于，其中所述由科...

【专利技术属性】
技术研发人员：新垣实，高木康文，中嶋和利，铃木良孝，铃木伸治，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：