CN112038418B - 高波长选择性的紫外探测器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高波长选择性的紫外探测器件及其制作方法。所述紫外探测器件包括：第一极性半导体层、第二极性半导体层、第一欧姆接触层以及第二欧姆接触层；所述第一极性半导体层设置在所述第二极性半导体层上，所述第一欧姆接触层、第二欧姆接触层分别与第一极性半导体层、第二极性半导体层形成欧姆接触，所述第一欧姆接触层包括覆设在第一极性半导体层上的Ag‑Au合金薄膜，所述Ag‑Au合金薄膜可选择性地使紫外光透过。本发明实施例提供的高波长选择性的紫外探测器件在体积小、容易使用的基础上，实现了对特定波段紫外光的高选择性探测，同时Ag‑Au合金薄膜与第一极性半导体层之间的欧姆接触保证了器件的优异探测性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外探测器，特别涉及一种高波长选择性的紫外探测器件及其制作方法，属于光电探测技术领域。
背景技术
紫外光按照波长可以分为UVA(400-320nm)、UVB(320-280nm)和UVC(280-100nm)，不同波长的紫外光有不同的应用，如UVA常用于光固化，UVB常用于生物医疗，UVC常用于消毒杀菌。能够准确计量特定波段的紫外辐照强度和剂量具有重要意义。常规的半导体紫外探测器对于波长短于吸收边的紫外光具有较宽的响应范围，并不能仅仅在一个较窄范围对紫外光具有响应，尽管现有的光谱仪能针对特定波段紫外光进行探测，但是其设备体积大、不便携带且极其昂贵。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高波长选择性的紫外探测器件及其制作方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种高波长选择性的紫外探测器件，其包括：第一极性半导体层、第二极性半导体层、第一欧姆接触层以及第二欧姆接触层；所述第一极性半导体层设置在所述第二极性半导体层上，所述第一欧姆接触层、第二欧姆接触层分别与第一极性半导体层、第二极性半导体层形成欧姆接触，所述第一欧姆接触层包括覆设在第一极性半导体层上的Ag-Au合金薄膜，所述Ag-Au合金薄膜可选择性地使紫外光透过。
进一步的，所述Ag-Au合金薄膜包含60-90％Ag和10-40％Au(该比例为原子数的比例)。
进一步的，所述Ag-Au合金薄膜的厚度为30-100nm。
进一步的，所述Ag-Au合金薄膜对波长为340-400nm的紫外光具有选择透过性。
在一些较为具体的实施方案中，所述Ag-Au合金薄膜为厚度为70nm的Ag0.6Au0.4薄膜，所述Ag0.6Au0.4薄膜对波长为396nm的紫外光的选择透过率峰值为4％，半高宽为100nm。
在一些较为具体的实施方案中，所述Ag-Au合金薄膜为厚度为70nm的Ag0.7Au0.3薄膜，所述Ag0.7Au0.3薄膜对波长为380nm的紫外光的选择透过率峰值为5％，半高宽为80nm。
在一些较为具体的实施方案中，所述Ag-Au合金薄膜为厚度为70nm的Ag0.8Au0.2薄膜，所述Ag0.8Au0.2薄膜对波长为360nm的紫外光的选择透过率峰值为8％，半高宽为55nm。
在一些较为具体的实施方案中，优选的，所述Ag-Au合金薄膜为厚度为70nm的Ag0.9Au0.1薄膜，所述Ag0.9Au0.1薄膜对波长为340nm的紫外光的选择透过率峰值为16％，半高宽为35nm。
进一步的，所述第二极性半导体层的表面具有第一区域以及不同于所述第一区域的第二区域，所述第一极性半导体层设置在所述第一区域，且所述第一极性半导体层还与所述第二极性半导体层配合形成台阶结构，所述Ag-Au合金薄膜覆设在所述第一极性半导体层以及所述的台阶结构表面，以及，所述Ag-Au合金薄膜与所述台阶结构之间还设置有绝缘层。
进一步的，所述绝缘层的材质包括二氧化硅，但不限于此。
进一步的，所述绝缘层的厚度为50-1000nm。
进一步的，所述Ag-Au合金薄膜完全覆盖所述第一极性半导体层和所述的台阶结构。
进一步的，位于所述第二区域的第二极性半导体层的厚度小于位于所述第一区域的第二极性半导体层的厚度。
进一步的，所述第二欧姆接触层设置在所述第二极性半导体层的第二区域，所述第二欧姆接触层上还设置有第二焊盘。
进一步的，所述第二欧姆接触层的材质包括金属钛。
进一步的，所述Ag-Au合金薄膜上还设置有第一焊盘。
进一步的，所述第一极性半导体层包括p-GaN层和/或p-AlGaN层，但不限于此；例如，所述第一极性半导体层为单层的p-GaN层或p-AlGaN层或叠层设置的p-GaN层、p-AlGaN层。
进一步的，所述第一极性半导体层的厚度为50-200nm。
进一步的，所述第二极性半导体层包括n-GaN层或n-AlGaN层，但不限于此。
进一步的，所述第二极性半导体层的厚度为0.8-3μm。
进一步的，所述第一极性半导体层与所述第二极性半导体层之间还设置有本征半导体层。
进一步的，所述本征半导体层的材质包括非故意掺杂的GaN、AlGaN、InGaN中的任意一种，但不限于此。
进一步的，所述本征半导体层的厚度为100-30nm。
进一步的，所述第二极性半导体层设置在缓冲层上，所述缓冲层设置在衬底上。
进一步的，所述缓冲层的材质包括GaN，但不限于此。
进一步的，所述缓冲层的厚度为1-3μm。
进一步的，所述衬底的材质包括蓝宝石或硅，但不限于此。
本发明实施例还提供了所述的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，其包括：
于衬底上依次形成第二极性半导体层和第一极性半导体层；
除去局部的第一极性半导体层，使所述第二极性半导体层表面的局部区域暴露出，从而使所述第一极性半导体层与第二极性半导体层配合形成台阶结构；
于所述台阶结构的表面形成完全覆盖所述台阶结构的绝缘层；
于所述第一极性半导体层和台阶结构的表面形成包含Ag-Au合金薄膜的第一欧姆接触层，并使所述Ag-Au合金薄膜与所述第一极性半导体层形成欧姆接触；以及
分别制作与所述Ag-Au合金薄膜和/或第一极性半导体层、第二极性半导体层电连接的第一焊盘、第二焊盘。
进一步的，所述的制作方法具体包括：于所述第一极性半导体层的表面形成包含Ag层和Au层的多层金属薄膜，并使所述多层金属薄膜完全覆盖所述第一极性半导体层和台阶结构，并于260-800℃条件下对所述多层金属薄膜进行退火处理，以形成均匀的Ag-Au合金薄膜。
进一步的，所述的制作方法还包括：于所述第二极性半导体层和第一极性半导体层之间制作本征半导体层。
进一步的，所述的制作方法还包括：先在所述衬底上形成缓冲层，再在所述缓冲层上依次形成第二极性半导体层和第一极性半导体层。
本发明实施例还提供了所述的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，其包括：
于衬底上形成第二极性半导体层，所述第二极性半导体层表面具有第一区域以及不同于第一区域的第二区域；
于所述第二极性半导体层表面的第一区域形成第一极性半导体层，从而使所述第一极性半导体层与第二极性半导体层配合形成台阶结构；
于所述台阶结构的表面形成完全覆盖所述台阶结构的绝缘层；
于所述第一极性半导体层和台阶结构的表面形成包含Ag-Au合金薄膜的第一欧姆接触层，并使所述Ag-Au合金薄膜与所述第一极性半导体层形成欧姆接触；以及
分别制作与所述Ag-Au合金薄膜和/或第一极性半导体层、第二极性半导体层电连接的第一焊盘、第二焊盘。
进一步的，所述的制作方法具体包括：于所述第一极性半导体层的表面形成包含Ag层和Au层的多层金属薄膜，并使所述多层金属薄膜完全覆盖所述第一极性半导体层和台阶结构，并于260-800℃条件下对所述多层金属薄膜进行退火处理，以形成均匀的Ag-Au合金薄膜。
进一步的，所述的制作方法还包括：于所述第二极性半导体层和第一极性半导体层之间制作本征半导体层。
进一步的，所述的制作方法还包括：先在所述衬底上形成缓冲层，再在所述缓冲层上依次形成第二极性半导体层和第一极性半导体层。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种高波长选择性的紫外探测器件，结构简单、易于制备；并且，本发明实施例提供的一种高波长选择性的紫外探测器件在体积小、容易使用的基础上，实现了对特定波段紫外光的高选择性探测，同时Ag-Au合金薄膜与第一极性半导体层之间的欧姆接触保证了器件的优异探测性能。
附图说明
图1是本发明实施例1中提供的一种高波长选择性的紫外探测器件的结构示意图；
图2是本发明实施例2中提供的一种高波长选择性的紫外探测器件的结构示意图；
图3是本发明实施例4中提供的一种高波长选择性的紫外探测器件的结构示意图；
图4是本发明实施例5中提供的又一种高波长选择性的紫外探测器件的结构示意图；
附图标记说明：101-衬底；102-缓冲层；103-第二极性半导体层；104-本征半导体层；105-第一极性半导体层；201-绝缘层；202-欧姆接触层；203-Ag-Au合金薄膜；204-第二焊盘；205-第一焊盘。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供的一种高波长选择性的紫外探测器件，其包括：第一极性半导体层、第二极性半导体层、第一欧姆接触层以及第二欧姆接触层；所述第一极性半导体层设置在所述第二极性半导体层上，所述第一欧姆接触层、第二欧姆接触层分别与第一极性半导体层、第二极性半导体层形成欧姆接触，所述第一欧姆接触层包括覆设在第一极性半导体层上的Ag-Au合金薄膜，所述Ag-Au合金薄膜可选择性地使紫外光透过。
本发明实施例还提供了所述的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，其包括：
于衬底上依次形成第二极性半导体层和第一极性半导体层；
除去局部的第一极性半导体层，使所述第二极性半导体层表面的局部区域暴露出，从而使所述第一极性半导体层与第二极性半导体层配合形成台阶结构；
于所述台阶结构的表面形成完全覆盖所述台阶结构的绝缘层；
于所述第一极性半导体层和台阶结构的表面形成包含Ag-Au合金薄膜的第一欧姆接触层，并使所述Ag-Au合金薄膜与所述第一极性半导体层形成欧姆接触；以及
分别制作与所述Ag-Au合金薄膜和/或第一极性半导体层、第二极性半导体层电连接的第一焊盘、第二焊盘。
本发明实施例还提供了所述的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，其包括：
于衬底上形成第二极性半导体层，所述第二极性半导体层表面具有第一区域以及不同于第一区域的第二区域；
于所述第二极性半导体层表面的第一区域形成第一极性半导体层，从而使所述第一极性半导体层与第二极性半导体层配合形成台阶结构；
于所述台阶结构的表面形成完全覆盖所述台阶结构的绝缘层；
于所述第一极性半导体层和台阶结构的表面形成包含Ag-Au合金薄膜的第一欧姆接触层，并使所述Ag-Au合金薄膜与所述第一极性半导体层形成欧姆接触；以及
分别制作与所述Ag-Au合金薄膜和/或第一极性半导体层、第二极性半导体层电连接的第一焊盘、第二焊盘。
如下将结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，以及，本发明中所述的薄膜工艺可以包括电子束蒸发、蒸镀、化学气相沉淀(MOCVD)等本领域技术人员已知的现有工艺，其具体的工艺参数可以根据情况进行选择，在此不作具体的限制。
请参阅图1，一种高波长选择性的紫外探测器件，其包括衬底101以及依次叠层设置在所述衬底101上的缓冲层102、第二极性半导体层103、第一极性半导体层105、Ag-Au合金薄膜203、欧姆接触层202(图中的欧姆接触层202为前述的第二欧姆接触层，下同)，以及，分别与所述Ag-Au合金薄膜203、欧姆接触层202电连接的第一焊盘205、第二焊盘204，其中，所述第二极性半导体层103的表面具有第一局域以及不同于所述第一区域的第二区域，所述第一极性半导体层105设置在所述第一区域，所述第一极性半导体层105与所述第二极性半导体层103配合形成台阶结构，所述台阶结构的表面覆设有绝缘层201；所述Ag-Au合金薄膜203完全覆盖所述第一极性半导体层105以及所述的台阶结构，并且，所述Ag-Au合金薄膜203与所述第一极性半导体层105形成欧姆接触，所述欧姆接触层202与所述第二极性半导体层103形成欧姆接触。
具体的，位于所述第二区域的第二极性半导体层103的厚度小于位于第一区域的第二极性半导体层103的厚度。
具体的，所述Ag-Au合金薄膜为对396nm附近波段紫外光有高选择透过性的Ag0.6Au0.4合金薄膜，或者，所述Ag-Au合金薄膜为对380nm附近波段紫外光有高选择透过性的Ag0.7Au0.3合金薄膜，或者，所述Ag-Au合金薄膜为对360nm附近波段紫外光有高选择透过性的Ag0.8Au0.2合金薄膜，或者，所述Ag-Au合金薄膜为对340nm附近波段紫外光有高选择透过性的Ag0.9Au0.1合金薄膜。
具体的，所述的缓冲层102为GaN缓冲层，所述GaN缓冲层的厚度为1-3μm，所述的第二极性半导体层103为n-GaN层，所述n-GaN层的厚度为0.8-3μm？，所述的第一极性半导体层105为p-GaN层，p-GaN层的厚度为50-200nm，所述Ag-Au合金薄膜203的厚度为30-100nm，所述的绝缘层201为二氧化硅层，二氧化硅层的厚度为50-1000nm，所述第一焊盘205为Ti/Al/Ti/Au(即叠层设置的Ti层、Al层、Ti层、Au层)焊盘，所述第二焊盘204与欧姆接触层202一体设置，所述第二焊盘204和欧姆接触层202为Ti/Al/TiAu((即叠层设置的Ti层、Al层、Ti层、Au层，其中，Ti层、Al层、Ti层、Au层的厚度分别为30nm、120nm、40nm、200nm)。
请参阅图2，在一些较为具体的实施方案中，所述第二极性半导体层103与第一极性半导体层105之间还设置有本征半导体层104，所述本征半导体层104设置在所述第二极性半导体层103表面的第一区域，所述第二极性半导体层103、第一极性半导体层105与本征半导体层104共同形成所述的台阶结构，其中，所述本征半导体层104可以是非故意掺杂的GaN层、InGaN层或AlGaN层，所述InGaN层中In组分的含量为0.1，所述InGaN层中In组分的含量为0.1，本征半导体层104的厚度为100-30nm。
请参阅图3，在一些较为具体的实施方案中，所述第二极性半导体层103包括叠层设置的p-GaN层1052和p-AlGaN层1051，p-AlGaN层1051中Al组分的含量(原子比例)为0.2；当然，第二极性半导体层103可以包含多层p-GaN层1052和多层p-AlGaN层1051，该多层p-GaN层1052和多层p-AlGaN层1051可以依次叠层设置或依次交错叠层设置，其中，p-GaN层1052有利于低接触电阻欧姆接触的制备，p-AlGaN层1051对365nm以下的紫外波段光吸收强度比p-GaN小，可以实现更多短波长紫外光的透射
请参阅图4，在一些较为具体的实施方案中，所述第一焊盘205可以直接设置在第一极性半导体层105上，Ag-Au合金薄膜203覆盖在第一焊盘205上。
在一些较为具体的实施方案中，一种高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，可以包括如下步骤：
1)采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)的方法于衬底101上依次叠层生长GaN缓冲层102、第二极性半导体层103和第一极性半导体层105；
2)采用丙酮、异丙醇、去离子水等对步骤1)中获得的外延结构进行超声清洗处理，以除去外延结构表面的有机物杂质，以及，采用HCl浸泡、去离子水超声等处理方式，除去外延结构表面的氧化层；
3)于所述第一极性半导体层105表面的至少局部区域覆设图形化掩模，并采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的第一极性半导体层105以及部分第二极性半导体层103，并在所述第一极性半导体层105和第二极性半导体层103之间形成台阶结构，之后采用酸洗液对外延结构进行清洗；
4)采用薄膜工艺在步骤3)获得的外延结构表面制备一层绝缘层201，并在所述绝缘层201上形成图形化掩膜，采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的绝缘层201，而使余留的绝缘层201完全覆盖上述台阶结构；
5)采用光刻工艺在样品表面制备一层光刻胶掩模，再使用电子束蒸发设备在第一极性半导体层上依次蒸镀Ag层、Au层和Ag层，采用剥离工艺去掉样品表面的光刻胶及光刻胶上方的金属，最终在第一极性半导体层上依次制作Ag层、Au层和Ag层，从而形成多层金属薄膜，并使所述多层金属薄膜完全覆盖第一极性半导体层105和台阶结构，并于260-800℃条件下对多层金属薄膜进行退火处理，从而使所述多层金属薄膜形成均匀的Ag-Au合金薄膜203，且所述Ag-Au合金薄膜203与第一极性半导体层105形成欧姆接触；
6)采用光刻工艺在样品表面制备一层光刻胶掩模，再使用电子束蒸发设备在第二极性半导体层103表面制作形成欧姆接触层202，所述欧姆接触层202与第二极性半导体层103形成欧姆接触；
7)采用光刻工艺在样品表面制备一层光刻胶掩模，再使用电子束蒸发设备分别在Ag-Au合金薄膜203、欧姆接触层202上制作第一焊盘205、第二焊盘204，从而形成所述的高波长选择性的紫外探测器件。
在另一些较为具体的实施方案中，一种高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，还可以直接采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)方法于衬底上形成第二极性半导体层103，所述第二极性半导体层103表面具有第一区域以及不同于第一区域的第二区域；
采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)方法于所述第二极性半导体层103表面的第一区域形成第一极性半导体层105，并采用刻蚀的方式对第二极性半导体层103的第二区域进行减薄处理，之后再制作形成所述的绝缘层201、Ag-Au合金薄膜203、欧姆接触层202、第一焊盘205和第二焊盘204。
以上步骤仅为说明实现过程，部分工艺顺序做调整，不影响工艺实现；同时，在这些工艺基础上，还可以增加更多的工艺步骤，如在基板上实现封装工艺等。
实施例1
一种高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，可以包括如下步骤：
1)采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)的方法于衬底上依次叠层生长GaN层、n-GaN层和p-GaN层；
2)采用丙酮、异丙醇、去离子水等对步骤1)中获得的外延结构进行超声清洗处理，以除去外延结构表面的有机物杂质，以及，采用HCl浸泡、去离子水超声等处理方式，除去外延结构表面的氧化层；
3)于所述p-GaN层表面的至少局部区域覆设图形化掩模，并采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的p-GaN层以及部分n-GaN层，从而对部分的n-GaN层进行减薄，并使减薄后的n-GaN层的表面暴露出，从而在所述p-GaN层和n-GaN层之间形成台阶结构，之后采用酸洗液对外延结构进行清洗；
4)采用薄膜工艺在步骤3)获得的外延结构表面制备一层氧化硅层，并在所述氧化硅层上形成图形化掩膜，采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的氧化硅层，而使余留的氧化硅层完全覆盖上述台阶结构；
5)采用薄膜制备工艺在第一极性半导体层上依次制作叠层的Ag层、Au层和Ag层，从而形成多层金属薄膜，并使所述多层金属薄膜完全覆盖p-GaN层和台阶结构，并于260-800℃条件下对多层金属薄膜进行退火处理，从而使所述多层金属薄膜形成均匀的Ag0.6Au0.4薄膜，且所述Ag0.6Au0.4薄膜与p-GaN层形成欧姆接触；
6)采用薄膜制备工艺在减薄后的n-GaN层表面制作形成欧姆接触层；
7)采用薄膜制备工艺分别在Ag0.6Au0.4薄膜、欧姆接触层上制作第一焊盘、第二焊盘，从而形成所述的高波长选择性的紫外探测器件。
经测试，实施例1中获得的高波长选择性的紫外探测器件的光谱响应度峰值位于396nm处，半高宽为100nm。
实施例2
本实施例中的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法与实施例1中基本一致，不同之处在于：本实施例中的Ag-Au合金薄膜为Ag0.7Au0.3薄膜，经测试，实施例2中获得的高波长选择性的紫外探测器件的光谱响应度峰值位于380nm处，半高宽为80nm。
实施例3
本实施例中的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法与实施例1中基本一致，不同之处在于：本实施例中的Ag-Au合金薄膜为Ag0.8Au0.2薄膜，经测试，实施例3中获得的高波长选择性的紫外探测器件的光谱响应度峰值位于360nm处，半高宽为55nm。
实施例4
本实施例中的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法与实施例1中基本一致，不同之处在于：本实施例中的Ag-Au合金薄膜为Ag0.9Au0.1薄膜，经测试，实施例4中获得的高波长选择性的紫外探测器件的光谱响应度峰值位于340nm处，半高宽为35nm。
对比例1
一种紫外探测器件的制作方法，可以包括如下步骤：
1)采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)的方法于衬底上依次叠层生长GaN层、n-GaN层和p-GaN层；
2)采用丙酮、异丙醇、去离子水等对步骤1)中获得的外延结构进行超声清洗处理，以除去外延结构表面的有机物杂质，以及，采用HCl浸泡、去离子水超声等处理方式，除去外延结构表面的氧化层；
3)于所述p-GaN层表面的至少局部区域覆设图形化掩模，并采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的p-GaN层以及部分n-GaN层，从而对部分的n-GaN层进行减薄，并使减薄后的n-GaN层的表面暴露出，从而在所述p-GaN层和n-GaN层之间形成台阶结构，之后采用酸洗液对外延结构进行清洗；
4)采用薄膜工艺在步骤3)获得的外延结构表面制备一层氧化硅层，并在所述氧化硅层上形成图形化掩膜，采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的氧化硅层，而使余留的氧化硅层完全覆盖上述台阶结构；
5)采用薄膜制备工艺在第一极性半导体层上依次制作叠层的Ag层、Au层和Ag层，从而形成多层金属薄膜，并使所述多层金属薄膜完全覆盖p-GaN层和台阶结构；
6)采用薄膜制备工艺在减薄后的n-GaN层表面制作形成欧姆接触层；
7)采用薄膜制备工艺分别在多层金属薄膜、欧姆接触层上制作第一焊盘、第二焊盘，从而形成所述的紫外探测器件。
经测试，对比例1中获得的紫外探测器件的光谱响应度峰值均位于320nm处。
对比例2
一种紫外探测器件的制作方法，可以包括如下步骤：
1)采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)的方法于衬底上依次叠层生长GaN层、n-GaN层和p-GaN层；
2)采用丙酮、异丙醇、去离子水等对步骤1)中获得的外延结构进行超声清洗处理，以除去外延结构表面的有机物杂质，以及，采用HCl浸泡、去离子水超声等处理方式，除去外延结构表面的氧化层；
3)于所述p-GaN层表面的至少局部区域覆设图形化掩模，并采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的p-GaN层以及部分n-GaN层，从而对部分的n-GaN层进行减薄，并使减薄后的n-GaN层的表面暴露出，从而在所述p-GaN层和n-GaN层之间形成台阶结构，之后采用酸洗液对外延结构进行清洗；
4)采用薄膜工艺在步骤3)获得的外延结构表面制备一层氧化硅层，并在所述氧化硅层上形成图形化掩膜，采用刻蚀的方式除去未被掩膜覆盖保护区域的氧化硅层，而使余留的氧化硅层完全覆盖上述台阶结构；
5)采用薄膜制备工艺在第一极性半导体层上依次制作Au层，并使所述Au层完全覆盖p-GaN层和台阶结构，于260-800℃条件下对所述Au层进行退火处理，从而使所述Au层与p-GaN层形成欧姆接触；
6)采用薄膜制备工艺在减薄后的n-GaN层表面制作形成欧姆接触层；
7)采用薄膜制备工艺分别在Au层、欧姆接触层上制作第一焊盘、第二焊盘，从而形成所述的紫外探测器件。
经测试，对比例2中获得的紫外探测器件的光谱响应度峰值均位于500nm处。
需要说明的是，本发明实施例和对比例中紫外探测器件的光谱响应度峰值是采用本领域技术人员已知的现有方法和仪器设备测试获得，在此不作具体的说明。
本发明实施例提供的一种高波长选择性的紫外探测器件，结构简单、易于制备；并且，本发明实施例提供的一种高波长选择性的紫外探测器件在体积小、容易使用的基础上，实现了对特定波段紫外光的高选择性探测，同时Ag-Au合金薄膜与第一极性半导体层之间的欧姆接触保证了器件的优异探测性能。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (33)
1.一种高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于包括：第一极性半导体层、第二极性半导体层、第一欧姆接触层以及第二欧姆接触层；所述第一极性半导体层设置在所述第二极性半导体层上，所述第一欧姆接触层、第二欧姆接触层分别与第一极性半导体层、第二极性半导体层形成欧姆接触，所述第一欧姆接触层包括覆设在第一极性半导体层上的Ag-Au合金薄膜，所述Ag-Au合金薄膜包含60-90％Ag 和10-40％Au，所述Ag-Au合金薄膜可选择性地使波长为340-400nm的紫外光透过。
2.根据权利要求1所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述Ag-Au合金薄膜的厚度为30-100nm。
3.根据权利要求1所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述Ag-Au合金薄膜为Ag0.6Au0.4薄膜，所述Ag0.6Au0.4薄膜对波长为396nm的紫外光的选择透过率峰值为4％，半高宽为100nm。
4.根据权利要求1所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述Ag-Au合金薄膜为Ag0.7Au0.3薄膜，所述Ag0.7Au0.3薄膜对波长为380nm的紫外光的选择透过率峰值为5％，半高宽为80nm。
5.根据权利要求1所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述Ag-Au合金薄膜为Ag0.8Au0.2薄膜，所述Ag0.8Au0.2薄膜对波长为360nm的紫外光的选择透过率峰值为8％，半高宽为55nm。
6.根据权利要求1所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述Ag-Au合金薄膜为Ag0.9Au0.1薄膜，所述Ag0.9Au0.1薄膜对波长为340nm的紫外光的选择透过率峰值为16％，半高宽为35nm。
7.根据权利要求1所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第二极性半导体层的表面具有第一区域以及不同于所述第一区域的第二区域，所述第一极性半导体层设置在所述第一区域，且所述第一极性半导体层还与所述第二极性半导体层配合形成台阶结构，所述Ag-Au合金薄膜覆设在所述第一极性半导体层以及所述的台阶结构表面，以及，所述Ag-Au合金薄膜与所述台阶结构之间还设置有绝缘层。
8.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述绝缘层的材质包括二氧化硅。
9.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述绝缘层的厚度为50-1000nm。
10.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述Ag-Au合金薄膜完全覆盖所述第一极性半导体层和所述的台阶结构。
11.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：位于所述第二区域的第二极性半导体层的厚度小于位于所述第一区域的第二极性半导体层的厚度。
12.根据权利要求11所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第二欧姆接触层设置在所述第二极性半导体层的第二区域，所述第二欧姆接触层上还设置有第二焊盘。
13.根据权利要求12所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第二欧姆接触层的材质包括钛。
14.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述Ag-Au合金薄膜上还设置有第一焊盘。
15.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第一极性半导体层包括p-GaN层和/或p-AlGaN层。
16.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第一极性半导体层的厚度为50-200nm。
17.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第二极性半导体层包括n-GaN层或n-AlGaN层。
18.根据权利要求7所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第二极性半导体层的厚度为0.8-3μm。
19.根据权利要求1所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第一极性半导体层与所述第二极性半导体层之间还设置有本征半导体层。
20.根据权利要求19所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述本征半导体层的材质包括非故意掺杂的GaN、AlGaN、InGaN中的任意一种。
21.根据权利要求19所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述本征半导体层的厚度为100-30nm。
22.根据权利要求19所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述第二极性半导体层设置在缓冲层上，所述缓冲层设置在衬底上。
23.根据权利要求22所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述缓冲层的材质包括GaN。
24.根据权利要求22所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述缓冲层的厚度为1-3μm。
25.根据权利要求22所述的高波长选择性的紫外探测器件，其特征在于：所述衬底的材质包括蓝宝石或硅。
26.如权利要求1-25中任一项所述的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，其特征在于包括：
于衬底上依次形成第二极性半导体层和第一极性半导体层；
除去局部的第一极性半导体层，使所述第二极性半导体层表面的局部区域暴露出，从而使所述第一极性半导体层与第二极性半导体层配合形成台阶结构；
于所述台阶结构的表面形成完全覆盖所述台阶结构的绝缘层；
于所述第一极性半导体层和台阶结构的表面形成包含Ag-Au合金薄膜的第一欧姆接触层，并使所述Ag-Au合金薄膜与所述第一极性半导体层形成欧姆接触；以及
分别制作与所述Ag-Au合金薄膜和/或第一极性半导体层、第二极性半导体层电连接的第一焊盘、第二焊盘。
27.根据权利要求26所述的制作方法，其特征在于具体包括：于所述第一极性半导体层的表面形成包含Ag层和Au层的多层金属薄膜，并使所述多层金属薄膜完全覆盖所述第一极性半导体层和台阶结构，并于260-800℃条件下对所述多层金属薄膜进行退火处理，以形成均匀的Ag-Au合金薄膜。
28.根据权利要求26所述的制作方法，其特征在于，所述的制作方法还包括：于所述第二极性半导体层和第一极性半导体层之间制作本征半导体层。
29.根据权利要求26所述的制作方法，其特征在于，所述的制作方法还包括：先在所述衬底上形成缓冲层，再在所述缓冲层上依次形成第二极性半导体层和第一极性半导体层。
30.如权利要求1-25中任一项所述的高波长选择性的紫外探测器件的制作方法，其特征在于包括：
于衬底上形成第二极性半导体层，所述第二极性半导体层表面具有第一区域以及不同于第一区域的第二区域；
于所述第二极性半导体层表面的第一区域形成第一极性半导体层，从而使所述第一极性半导体层与第二极性半导体层配合形成台阶结构；
于所述台阶结构的表面形成完全覆盖所述台阶结构的绝缘层；
于所述第一极性半导体层和台阶结构的表面形成包含Ag-Au合金薄膜的第一欧姆接触层，并使所述Ag-Au合金薄膜与所述第一极性半导体层形成欧姆接触；以及
分别制作与所述Ag-Au合金薄膜和/或第一极性半导体层、第二极性半导体层电连接的第一焊盘、第二焊盘。
31.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于具体包括：于所述第一极性半导体层的表面形成包含Ag层和Au层的多层金属薄膜，并使所述多层金属薄膜完全覆盖所述第一极性半导体层和台阶结构，并于260-800℃条件下对所述多层金属薄膜进行退火处理，以形成均匀的Ag-Au合金薄膜。
32.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，所述的制作方法还包括：于所述第二极性半导体层和第一极性半导体层之间制作本征半导体层。
33.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，所述的制作方法还包括：先在所述衬底上形成缓冲层，再在所述缓冲层上依次形成第二极性半导体层和第一极性半导体层。
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| JP2005026395A (ja) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及び半導体発光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112038418A (zh) | 2020-12-04 |
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