一种紫外探测器芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种紫外探测器芯片，该芯片包括从下到上依次层叠设置的衬底、半导体缓冲层、半导体层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、紫外光吸收层、N型半导体隔离层、半导体倍增层、P型半导体传输层和P型半导体接触层。通过在芯片中引入半导体倍增层，使得基于该芯片所制备的紫外探测器具有倍增性能，解决了AlInGaN半导体紫外探测器响应度低的问题，明显改善了AlInGaN半导体紫外探测器的光谱响应性能，尤其是日盲波段紫外探测器响应低的问题得到明显改善，拓宽了日盲波段紫外探测器的应用场景。用场景。用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外探测器芯片


[0001]本专利技术涉及紫外探测
，特别是涉及一种紫外探测器芯片。

技术介绍

[0002]半导体探测器件因其优异的特性在很多领域被广泛应用，尤其紫外探测器因其军事和民用领域而备受关注，紫外探测器是将一种形式的电磁辐射信号转换成另一种易被接收处理的信号形式的传感器。基于氮化铝镓（AlInGaN）材料的深紫外发光二极管具备坚固、节能、寿命长、无汞、环保等优点，正逐步渗入汞灯的传统消毒杀菌应用领域。为了感知紫外杀菌的效果及剂量等参数，日盲探测器的应用将使得杀菌技术的应用更加直观，丰富紫外杀菌的应用场景。
[0003]目前，AlGaN紫外探测器的结构主要由N型AlGaN，非掺AlGaN吸收层，P型GaN接触层组成，而这种简单的PIN结构探测器，没有倍增的性能，紫外灵敏度不够高，限制了紫外探测器的诸多应用。
[0004]基于此，亟需一种能够具有倍增性能的紫外探测器芯片。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种紫外探测器芯片，引入半导体倍增层，以使紫外探测器具有倍增性能，显著提高光谱响应性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种紫外探测器芯片，所述芯片包括从下到上依次层叠设置的衬底、半导体缓冲层、半导体层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、紫外光吸收层、N型半导体隔离层、半导体倍增层、P型半导体传输层和P型半导体接触层。
[0007]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术用于提供一种紫外探测器芯片，该芯片包括从下到上依次层叠设置的衬底、半导体缓冲层、半导体层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、紫外光吸收层、N型半导体隔离层、半导体倍增层、P型半导体传输层和P型半导体接触层。通过在芯片中引入半导体倍增层，使得基于该芯片所制备的紫外探测器具有倍增性能，解决了AlInGaN半导体紫外探测器响应度低的问题，明显改善了AlInGaN半导体紫外探测器的光谱响应性能，尤其是日盲波段紫外探测器响应低的问题得到明显改善，拓宽了日盲波段紫外探测器的应用场景。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1为本专利技术实施例1所提供的芯片的结构示意图；
图2为本专利技术实施例1所提供的设置有电极的芯片的结构示意图；图3为本专利技术实施例1所提供的芯片的制备方法流程图。
[0010]附图标记：1
‑
衬底；2
‑
半导体缓冲层；3
‑
组分交替的半导体超晶格层；4
‑
半导体层；5
‑
第一N型半导体层；6
‑
第二N型半导体层；7
‑
紫外光吸收层；8
‑
N型半导体隔离层；9
‑
半导体倍增层；10
‑
P型半导体传输层；11
‑
P型半导体应变层；12
‑
P型半导体接触层；13
‑
P电极；14
‑
N电极。
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0012]本专利技术的目的是提供一种紫外探测器芯片，具体提供一种AlInGaN紫外探测器芯片的结构及制备方法，此探测器芯片能够探测紫外光信号，同时具有雪崩倍增效应，能探测紫外微弱信号。
[0013]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0014]实施例1：光电探测器利用光电效应，把光学辐射转化成电学信号，光电效应中，光子激发光阴极产生光电子，然后被收集放大，获得的光信号（电流等）是接收到的辐射转换值。材料科学的进步促进了氮化物半导体紫外探测器的快速发展，几种常见的探测器也被研发出来，如GaN PIN型光电二极管，金属
‑
半导体
‑
金属（MSM）光电二极管，PN结型光电二极管，肖特基型光电二极管。但是，由于材料的质量还不够高，结构设计还不够好，造成探测器的暗电流大，光谱响应噪声高，光谱响应度低等问题，限制了很多领域的应用。基于氮化铝镓（AlInGaN）材料的深紫外发光二极管具备坚固、节能、寿命长、无汞、环保等优点，正逐步渗入汞灯的传统消毒杀菌应用领域，但其仍然存在没有倍增性能的问题。
[0015]为了解决上述问题，本实施例用于提供一种紫外探测器芯片，如图1所示，所述芯片包括从下到上依次层叠设置的衬底1、半导体缓冲层2、半导体层4、第一N型半导体层5、第二N型半导体层6、紫外光吸收层7、N型半导体隔离层8、半导体倍增层9、P型半导体传输层10和P型半导体接触层12。通过引入半导体倍增层9，使得探测器的倍增效果明显增加。
[0016]由于AlGaN材料的质量较差，材料内部有很多的位错密度，导致AlGaN紫外探测器存在暗电流大，光谱响应度较低等问题。为了解决这一问题，本实施例的芯片还包括组分交替的半导体超晶格层3，该组分交替的半导体超晶格层3位于半导体缓冲层2和半导体层4之间。通过在芯片结构中引入组分交替的半导体超晶格层3，能够改善AlInGaN的材料质量，降低探测器的暗电流，进而在器件倍增的过程中，暗电流的倍增对器件整体的倍增效应影响较小，能够提高紫外探测器的光谱响应度。
[0017]作为一种可选的实施方式，本实施例的芯片还包括P型半导体应变层11，该P型半导体应变层11位于P型半导体传输层10和P型半导体接触层12之间。通过在P型半导体传输层10和P型半导体接触层12之间引入P型半导体应变层11，能够使结构产生应变，能带发生
弯曲，电子空穴隧穿迁移效率明显提升，提高了量子效率，提高了紫外响应度。
[0018]本实施例所提供的AlInGaN半导体紫外探测器芯片为倒装芯片结构，其背面生长一层SiO2，SiO2的厚度为5～500nm，以降低紫外线在背面的反射，提高紫外线的透射机率，提高光的响应度。
[0019]以下，对图1所示的芯片所包括的各层进行进一步的介绍：衬底1的材料为蓝宝石、SiC、AlN、石英玻璃，ZnO或氧化镓，还可为其他材料，在此不再一一列举。
[0020]半导体缓冲层2的材料为Al
x1
Ga1‑
x1
N，其厚度为200～5000nm，其中，0.5≤x1≤1。优选的，半导体缓冲层2的材料为AlN。
[0021]组分交替的半导体超晶格层3为非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外探测器芯片，其特征在于，所述芯片包括从下到上依次层叠设置的衬底、半导体缓冲层、半导体层、第一N型半导体层、第二N型半导体层、紫外光吸收层、N型半导体隔离层、半导体倍增层、P型半导体传输层和P型半导体接触层。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述芯片还包括组分交替的半导体超晶格层；所述组分交替的半导体超晶格层位于所述半导体缓冲层和所述半导体层之间。3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述芯片还包括P型半导体应变层；所述P型半导体应变层位于所述P型半导体传输层和所述P型半导体接触层之间。4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述衬底的材料为蓝宝石、SiC、AlN、石英玻璃，ZnO或氧化镓；所述半导体缓冲层的材料为Al
x1
Ga1‑
x1
N，厚度为200～5000nm；其中，0.5≤x1≤1。5.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述组分交替的半导体超晶格层的材料为Al
x2
In
y2
Ga1‑
x2
‑
y2
N/Al
x3
In
y3
Ga1‑
x3
‑
y3
N，其中，0.5≤x2≤1，0≤y2≤0.1，0.5≤x3≤1，0≤y3≤0.1，且x2≠x3；所述组分交替的半导体超晶格层的周期数为2~200，周期厚度为2~10nm，其中Al
x2
In
y2
Ga1‑
x2
‑
y2
N的厚度为1~5nm，Al
x3
In
y3
Ga1‑
x3
‑
y3
N的厚度为1~5nm。6.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述半导体层的材料为Al
x4
In
y4
Ga1‑
x4
‑
y4
N，厚度为200～5000nm；其中，0.5≤x4≤1，0≤y4≤0.1，且x4<x1；所述第一N型半导体层的材料为Al
x5
In
y5
Ga1‑
x5
‑
y5
N，厚度为100～2000nm，N型掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3~1
×
10
19
cm
‑3；其中，0.5≤x5≤1，0≤y5≤0.1，且x5<x1；所述第二N型半导体层的材料为Al
x6
In
y6
Ga1‑
x6
‑
y6
N，厚度为100～1000nm，N型掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3~1
×
10
20
cm
‑3；其中，0≤x6≤1，0≤y6≤1，且x6≤x5；所述紫外光吸收层的材料为Al
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小辉，倪逸舟，
申请(专利权)人：至芯半导体杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：