本發(fā)明涉及探測(cè)器，具體涉及高增益的紫外雪崩探測(cè)器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)是通過(guò)外延生長(zhǎng)的方式將全結(jié)構(gòu)長(zhǎng)完（全結(jié)構(gòu)由下至上包含有aln模板層、alxga1-xn緩沖層、n型alxga1-xn層、i型alyga1-yn吸收層、n型alyga1-yn分離層、i型alyga1-yn倍增層、p型alzga1-zn層、p型gan層，其中x、y、z滿足0<z<y<x），探測(cè)器的響應(yīng)波段由i型alyga1-yn吸收層決定，但形成雪崩效應(yīng)的擊穿電壓受n型alyga1-yn分離層、p型alzga1-zn層的摻雜濃度和i型alyga1-yn倍增層的厚度控制，同時(shí)增益系數(shù)由i型alyga1-yn倍增層決定，所以，當(dāng)外延生長(zhǎng)完成后，所有器件相關(guān)性能就隨著外延確定下來(lái)了，不能改變，除非重新設(shè)計(jì)外延結(jié)構(gòu)參數(shù)，生長(zhǎng)新的外延結(jié)構(gòu)，從而造成材料、人力的浪費(fèi)。

同時(shí)傳統(tǒng)工藝、結(jié)構(gòu)需要外加強(qiáng)電場(chǎng)，通過(guò)擊穿耗盡層（i型alyga1-yn倍增層）來(lái)實(shí)現(xiàn)雪崩效應(yīng)，一般可達(dá)幾百伏電壓，對(duì)器件正常工作所需的條件要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高增益的紫外雪崩探測(cè)器，解決了傳統(tǒng)的紫外雪崩探測(cè)器需要較大的擊穿電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)雪崩效應(yīng)的問(wèn)題，同時(shí)也改變了傳統(tǒng)的紫外雪崩探測(cè)器在制作過(guò)程中一旦外延層生長(zhǎng)完成，對(duì)應(yīng)器件的基本參數(shù)就確定下來(lái)這一情況，解決了器件性能無(wú)法在原有的襯底外延層上調(diào)整的問(wèn)題。

為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

高增益的紫外雪崩探測(cè)器，包括藍(lán)寶石襯底，藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)有外延層，外延層由下到上依次包括有aln模板層、alxga1-xn緩沖層、n型alxga1-xn層和i型alyga1-yn吸收層，其中0<y<x<1，i型alyga1-yn吸收層上還設(shè)置有n型歐姆接觸電極，i型alyga1-yn吸收層上還設(shè)置有ito分離層，ito分離層上設(shè)置有sio2倍增層，sio2倍增層上設(shè)置有ni/au肖特基接觸層，ni/au肖特基接觸層上還設(shè)置有p型歐姆接觸電極。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述的首先對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行處理，然后在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)外延層，然后在外延層上依次設(shè)置ito分離層、sio2倍增層和ni/au肖特基接觸層，最后在i型alyga1-yn吸收層上設(shè)置n型歐姆接觸電極，在ni/au肖特基接觸層上設(shè)置p型歐姆接觸電極。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述的包括步驟在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)外延層，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)外延層前，在氨氣氣氛中先對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行氮化處理。

在本技術(shù)方案中，氮化處理是指向藍(lán)寶石襯底通入氨氣能使藍(lán)寶石襯底表面通過(guò)物理吸附，懸掛一些氮分子，這樣在外延層生長(zhǎng)時(shí)，gan分子就會(huì)延氮化的點(diǎn)生長(zhǎng)，達(dá)到多點(diǎn)gan島狀生長(zhǎng)的目的。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述的將aln模板層生長(zhǎng)在氮化后的藍(lán)寶石襯底上，其中aln模板層的厚度為5nm～50nm。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述的在所述aln模板層上生長(zhǎng)alxga1-xn緩沖層，alxga1-xn緩沖層的厚度為2μm～3.5μm；

然后在alxga1-xn緩沖層上生長(zhǎng)n型alxga1-xn層，其中n型alxga1-xn層厚度為0.6μm～1.8μm，摻雜濃度為1.0e+18cm^-3～2.5e+18cm^-3；

在n型alxga1-xn層上生長(zhǎng)i型alyga1-yn吸收層，i型alyga1-yn吸收層厚度為100nm～300nm。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述的在n型alxga1-xn層上生長(zhǎng)i型alyga1-yn吸收層后，對(duì)i型alyga1-yn吸收層進(jìn)行凈化處理，之后采用蒸鍍或?yàn)R射的方法在i型alyga1-yn吸收層上制備ito分離層，ito分離層的厚度為300?～1500?，ito分離層由銦元素與錫元素構(gòu)成，其中銦元素的摩爾分?jǐn)?shù)為80%～99%，錫元素的摩爾分?jǐn)?shù)為1%～20%。

在本技術(shù)方案中，通過(guò)使用蒸鍍或?yàn)R射的方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外延生長(zhǎng)的方法，這樣能夠根據(jù)所需要的比例、厚度來(lái)進(jìn)行調(diào)整，并且如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常，可以容易的清除異常ito層后重新蒸鍍或?yàn)R射。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述的在ito分離層上采用pecvd方法制備sio2倍增層，sio2倍增層的厚度為5?～50?。

在本技術(shù)方案中，通過(guò)使用pecvd方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外延生長(zhǎng)的方法，這樣能夠根據(jù)所需要的不同厚度進(jìn)行調(diào)整，不同的厚度帶來(lái)不同的擊穿電壓，進(jìn)而帶來(lái)不同的雪崩臨界電場(chǎng)，如果發(fā)現(xiàn)器件的性能與設(shè)計(jì)的指標(biāo)存在差異，可以經(jīng)boe清洗后重新制作。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述的在sio2倍增層上采用蒸鍍或?yàn)R射的方法制備ni/au半透明金屬層作為ni/au肖特基接觸層，ni/au肖特基接觸層包括ni金屬層和au金屬層，其中ni金屬層的厚度為30?～200?，au金屬層的厚度為30?～200?。

在本技術(shù)方案中，通過(guò)蒸鍍或?yàn)R射的方法將ni/au半透明金屬層制作在sio2倍增層上，從而方便調(diào)整膜層厚度配比，同時(shí)用肖特基勢(shì)壘取代p型alzga1-zn層、p型gan層的勢(shì)壘，將電子限制在sio2倍增層內(nèi)，實(shí)現(xiàn)隧道擊穿。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述中對(duì)位于n型alxga1-xn層上一側(cè)的i型alyga1-yn吸收層、ito分離層、sio2倍增層和ni/au肖特基接觸層進(jìn)行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層，然后對(duì)露出的n型alxga1-xn層表面進(jìn)行凈化處理。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，上述中在ni/au肖特基接觸層和n型alxga1-xn層上蒸鍍或?yàn)R射歐姆電極層，其中歐姆電極層為合金電極層，且由cr金屬電極層、al金屬電極層、ti金屬電極層、ni金屬電極層和au金屬電極層中的任意三種或四種構(gòu)成。

發(fā)明原理：

在本技術(shù)方案中，aln模板層可有效減少異質(zhì)結(jié)外延引起的位錯(cuò)缺陷，降低外延材料的體缺陷密度，減少引起電子漏電的通道，從而降低最終器件的暗電流，alxga1-xn緩沖層介于aln模板層和n型alxga1-xn層之間，主要目的是在生長(zhǎng)功能層（n型alxga1-xn層、i型alyga1-yn吸收層）之前，鋪底一層和功能層晶格常數(shù)相當(dāng)?shù)耐|(zhì)材料，一方面進(jìn)一步修復(fù)異質(zhì)結(jié)外延引起的缺陷，另一方面也可有效釋放異質(zhì)結(jié)外延造成的體材料內(nèi)部的應(yīng)力；從而不至于將更多的應(yīng)力帶入功能層，而n型alxga1-xn層、i型alyga1-yn吸收層用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)波段光的吸收，傳統(tǒng)n型alyga1-yn分離層的功能在本發(fā)明中是通過(guò)蒸鍍或?yàn)R射ito金屬氧化物透明層的工藝實(shí)現(xiàn)的，而i型alyga1-yn倍增層的功能在本發(fā)明中是通過(guò)pecvd氣相沉積sio2倍增層實(shí)現(xiàn)的，p型alzga1-zn層、p型gan層的功能在本發(fā)明中是通過(guò)蒸鍍或?yàn)R射半透明金屬ni/au層形成肖特基接觸勢(shì)壘實(shí)現(xiàn)的。ito金屬氧化物透明層、sio2倍增層和ni/au肖特基勢(shì)壘層是可以根據(jù)器件指標(biāo)要求進(jìn)行計(jì)算并控制厚度和配比關(guān)系的，當(dāng)全部結(jié)構(gòu)做完以后，如果沒(méi)有達(dá)到想要的性能指標(biāo)，可以將ito金屬氧化物透明層、sio2倍增層和ni/au肖特基勢(shì)壘層洗掉，重新進(jìn)行這幾層的設(shè)計(jì)和制作。這樣，外延層就可以重復(fù)使用，并且相同的外延層可以通過(guò)后續(xù)不同的膜層參數(shù)設(shè)計(jì)，獲得不同技術(shù)指標(biāo)的器件。

同時(shí)本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)通過(guò)控制sio2倍增層厚度，可以實(shí)現(xiàn)擊穿電壓的調(diào)控，同時(shí)，本發(fā)明的器件實(shí)現(xiàn)雪崩效應(yīng)不是通過(guò)擊穿耗盡層的原理，而是利用外加電壓，通過(guò)隧道效應(yīng)，利用隧道擊穿原理，使電子穿過(guò)sio2倍增層，從而實(shí)現(xiàn)雪崩效應(yīng)。另外，擊穿電壓越高，器件的暗電流越大，由于本發(fā)明的sio2倍增層很薄，厚度可調(diào)，所以可以調(diào)控?fù)舸╇妷?，較低的擊穿電壓帶來(lái)了較低的暗電流特性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、通過(guò)一種全新的高增益的紫外雪崩探測(cè)器制作方法，在外延層上（aln模板層、alxga1-xn緩沖層、n型alxga1-xn層和i型alyga1-yn吸收層，其中0<y<x<1），經(jīng)過(guò)膜層厚度、配比等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備ito分離層、sio2倍增層和ni/au肖特基接觸層，實(shí)現(xiàn)器件擊穿電壓、響應(yīng)度、增益因子、暗電流等參數(shù)的可調(diào)可控，此外，連帶的還具有基礎(chǔ)的外延片可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)重復(fù)使用的特點(diǎn)，節(jié)約了因制作過(guò)程中出現(xiàn)的厚度和配比錯(cuò)誤造成的外延片浪費(fèi)，降低了加工難度。

2、本發(fā)明通過(guò)sio2倍增層從而能調(diào)控?fù)舸╇妷海瑥亩芤暂^低的擊穿電壓帶來(lái)了較低的暗電流特性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，高增益的紫外雪崩探測(cè)器，包括藍(lán)寶石襯底1，藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)有外延層，所述外延層上依次生長(zhǎng)有aln模板層2、alxga1-xn緩沖層3、n型alxga1-xn層4和i型alyga1-yn吸收層5，其中0<y<x<1，i型alyga1-yn吸收層5上還設(shè)置有n型歐姆接觸電極6，i型alyga1-yn吸收層5上還設(shè)置有ito分離層7，ito分離層7上生長(zhǎng)有sio2倍增層8，sio2倍增層8生長(zhǎng)有ni/au肖特基接觸層9，ni/au肖特基接觸層9上還設(shè)置有p型歐姆接觸電極10。

實(shí)施例2

高增益的紫外雪崩探測(cè)器的制作方法，其步驟包括如下：

步驟1、在藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)外延層前，在反應(yīng)室中通入氨氣，使藍(lán)寶石襯底1表面通過(guò)物理吸附，懸掛上一些氮分子；

步驟2、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比、壓力和生長(zhǎng)溫度，在藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)外延層，其中ⅴ/ⅲ比是指反應(yīng)室內(nèi)五族元素和三族元素的分子量之比，這里為n分子和al分子的比值；

步驟2-1、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為100～300，壓力為400～700mbar，生長(zhǎng)溫度為500～700℃，此時(shí)將aln模板層2生長(zhǎng)在氮化后的藍(lán)寶石襯底1上，其中aln模板層2的厚度為5nm；

步驟2-2、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力約為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，此時(shí)在aln模板層2上生長(zhǎng)alxga1-xn緩沖層3，alxga1-xn緩沖層3的厚度為3.5μm；

步驟2-3、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為70～150，壓力為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，在alxga1-xn緩沖層3上生長(zhǎng)n型alxga1-xn層4，其中n型alxga1-xn層4厚度為0.6μm，摻雜濃度為2.5e+18cm^-3；

步驟2-4、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，在n型alxga1-xn層4上生長(zhǎng)i型alyga1-yn吸收層5，i型alyga1-yn吸收層5厚度為100nm；

步驟3、對(duì)所述i型alyga1-yn吸收層5進(jìn)行凈化處理，之后采用蒸鍍或?yàn)R射的方法制備ito分離層7，ito分離層7的厚度為1500?，銦元素與錫元素的比例為80%：20%；

步驟4、在ito分離層7上采用pecvd方法制備sio2倍增層8，sio2倍增層8的厚度為50?；

步驟5、在sio2倍增層8上采用蒸鍍或?yàn)R射的方法制備ni/au半透明金屬層作為ni/au肖特基接觸層9，所述ni/au肖特基接觸層9包括ni金屬層和au金屬層，其中ni金屬層的厚度為30?，au金屬層的厚度為200?；

步驟6、對(duì)位于n型alxga1-xn層4上一側(cè)的i型alyga1-yn吸收層5、ito分離層7、sio2倍增層8和ni/au肖特基接觸層9進(jìn)行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層4，然后對(duì)露出的n型alxga1-xn層4表面進(jìn)行凈化處理；

步驟7、在所述ni/au肖特基接觸層9和所述n型alxga1-xn層4上蒸鍍或?yàn)R射歐姆電極層；

其中歐姆電極層由ti金屬電極層、ni金屬電極層和au金屬電極層構(gòu)成。

實(shí)施例3

高增益的紫外雪崩探測(cè)器的制作方法，其步驟包括如下：

步驟1、在藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)外延層前，在反應(yīng)室中通入氨氣，使藍(lán)寶石襯底1表面通過(guò)物理吸附，懸掛上一些氮分子；

步驟2、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比、壓力和生長(zhǎng)溫度，在藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)外延層，其中ⅴ/ⅲ比是指反應(yīng)室內(nèi)五族元素和三族元素的分子量之比，這里為n分子和al分子的比值；

步驟2-1、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為100～300，壓力為400～700mbar，生長(zhǎng)溫度為500～700℃，此時(shí)將aln模板層2生長(zhǎng)在氮化后的藍(lán)寶石襯底1上，其中aln模板層2的厚度為50nm；

步驟2-2、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力約為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，此時(shí)在aln模板層2上生長(zhǎng)alxga1-xn緩沖層3，alxga1-xn緩沖層3的厚度為2μm；

步驟2-3、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為70～150，壓力為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，在alxga1-xn緩沖層3上生長(zhǎng)n型alxga1-xn層4，其中n型alxga1-xn層4厚度為1.8μm，摻雜濃度為1.0e+18cm^-3；

步驟2-4、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，在n型alxga1-xn層4上生長(zhǎng)i型alyga1-yn吸收層5，i型alyga1-yn吸收層5厚度為300nm；

步驟3、對(duì)所述i型alyga1-yn吸收層5進(jìn)行凈化處理，之后采用蒸鍍或?yàn)R射的方法制備ito分離層7，ito分離層7的厚度為300?，銦元素與錫元素的比例為99%：1%；

步驟4、在ito分離層7上采用pecvd方法制備sio2倍增層8，sio2倍增層8的厚度為5?；

步驟5、在sio2倍增層8上采用蒸鍍或?yàn)R射的方法制備ni/au半透明金屬層作為ni/au肖特基接觸層9，所述ni/au肖特基接觸層9包括ni金屬層和au金屬層，其中ni金屬層的厚度為200?，au金屬層的厚度為30?；

步驟6、對(duì)位于n型alxga1-xn層4上一側(cè)的i型alyga1-yn吸收層5、ito分離層7、sio2倍增層8和ni/au肖特基接觸層9進(jìn)行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層4，然后對(duì)露出的n型alxga1-xn層4表面進(jìn)行凈化處理；

步驟7、在所述ni/au肖特基接觸層9和所述n型alxga1-xn層4上蒸鍍或?yàn)R射歐姆電極層；

其中歐姆電極層由cr金屬電極層、al金屬電極層和au金屬電極層構(gòu)成。

實(shí)施例4

高增益的紫外雪崩探測(cè)器的制作方法，其步驟包括如下：

步驟1、在藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)外延層前，在反應(yīng)室中通入氨氣，使藍(lán)寶石襯底1表面通過(guò)物理吸附，懸掛上一些氮分子；

步驟2、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比、壓力和生長(zhǎng)溫度，在藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)外延層，其中ⅴ/ⅲ比是指反應(yīng)室內(nèi)五族元素和三族元素的分子量之比，這里為n分子和al分子的比值；

步驟2-1、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為100～300，壓力為400～700mbar，生長(zhǎng)溫度為500～700℃，此時(shí)將aln模板層2生長(zhǎng)在氮化后的藍(lán)寶石襯底1上，其中aln模板層2的厚度為25nm；

步驟2-2、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力約為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，此時(shí)在aln模板層2上生長(zhǎng)alxga1-xn緩沖層3，alxga1-xn緩沖層3的厚度為3μm；

步驟2-3、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為70～150，壓力為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，在alxga1-xn緩沖層3上生長(zhǎng)n型alxga1-xn層4，其中n型alxga1-xn層4厚度為1.2μm，摻雜濃度為2e+18cm^-3；

步驟2-4、調(diào)節(jié)反應(yīng)室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力為200～600mbar，生長(zhǎng)溫度為950～1100℃，在n型alxga1-xn層4上生長(zhǎng)i型alyga1-yn吸收層5，i型alyga1-yn吸收層5厚度為200nm；

步驟3、對(duì)所述i型alyga1-yn吸收層5進(jìn)行凈化處理，之后采用蒸鍍或?yàn)R射的方法制備ito分離層7，ito分離層7的厚度為1000?，銦元素與錫元素的比例為95%：5%；

步驟4、在ito分離層7上采用pecvd方法制備sio2倍增層8，sio2倍增層8的厚度為30?；

步驟5、在sio2倍增層8上采用蒸鍍或?yàn)R射的方法制備ni/au半透明金屬層作為ni/au肖特基接觸層9，ni/au肖特基接觸層9包括ni金屬層和au金屬層，其中ni金屬層的厚度為100?，au金屬層的厚度為100?；

步驟6、對(duì)位于n型alxga1-xn層4上一側(cè)的i型alyga1-yn吸收層5、ito分離層7、sio2倍增層8和ni/au肖特基接觸層9進(jìn)行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層4，然后對(duì)露出的n型alxga1-xn層4表面進(jìn)行凈化處理；

步驟7、在所述ni/au肖特基接觸層9和所述n型alxga1-xn層4上蒸鍍或?yàn)R射歐姆電極層；

其中歐姆電極層由cr金屬電極層、al金屬電極層、ti金屬電極層和au金屬電極層構(gòu)成。

盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開(kāi)的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說(shuō)，在本申請(qǐng)公開(kāi)、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變形和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他的用途也將是明顯的。