本發(fā)明涉及探測器，具體涉及高增益的紫外雪崩探測器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)是通過外延生長的方式將全結(jié)構(gòu)長完（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），探測器的響應波段由i型alyga1-yn吸收層決定，但形成雪崩效應的擊穿電壓受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，同時增益系數(shù)由i型alyga1-yn倍增層決定，所以，當外延生長完成后，所有器件相關(guān)性能就隨著外延確定下來了，不能改變，除非重新設(shè)計外延結(jié)構(gòu)參數(shù)，生長新的外延結(jié)構(gòu)，從而造成材料、人力的浪費。
同時傳統(tǒng)工藝、結(jié)構(gòu)需要外加強電場，通過擊穿耗盡層（i型alyga1-yn倍增層）來實現(xiàn)雪崩效應，一般可達幾百伏電壓，對器件正常工作所需的條件要求較高。
技術(shù)實現(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器，解決了傳統(tǒng)的紫外雪崩探測器需要較大的擊穿電壓來實現(xiàn)雪崩效應的問題，同時也改變了傳統(tǒng)的紫外雪崩探測器在制作過程中一旦外延層生長完成，對應器件的基本參數(shù)就確定下來這一情況，解決了器件性能無法在原有的襯底外延層上調(diào)整的問題。
為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
高增益的紫外雪崩探測器，包括藍寶石襯底，藍寶石襯底上生長有外延層，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。
更進一步的技術(shù)方案是，上述的首先對藍寶石襯底進行處理，然后在藍寶石襯底上生長外延層，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。
更進一步的技術(shù)方案是，上述的包括步驟在藍寶石襯底上生長外延層，在藍寶石襯底上生長外延層前，在氨氣氣氛中先對藍寶石襯底進行氮化處理。
在本技術(shù)方案中，氮化處理是指向藍寶石襯底通入氨氣能使藍寶石襯底表面通過物理吸附，懸掛一些氮分子，這樣在外延層生長時，gan分子就會延氮化的點生長，達到多點gan島狀生長的目的。
更進一步的技術(shù)方案是，上述的將aln模板層生長在氮化后的藍寶石襯底上，其中aln模板層的厚度為5nm～50nm。
更進一步的技術(shù)方案是，上述的在所述aln模板層上生長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i型alyga1-yn吸收層，i型alyga1-yn吸收層厚度為100nm～300nm。
更進一步的技術(shù)方案是，上述的在n型alxga1-xn層上生長i型alyga1-yn吸收層后，對i型alyga1-yn吸收層進行凈化處理，之后采用蒸鍍或濺射的方法在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數(shù)為80%～99%，錫元素的摩爾分數(shù)為1%～20%。
在本技術(shù)方案中，通過使用蒸鍍或濺射的方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外延生長的方法，這樣能夠根據(jù)所需要的比例、厚度來進行調(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層后重新蒸鍍或濺射。
更進一步的技術(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，通過使用pecvd方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的外延生長的方法，這樣能夠根據(jù)所需要的不同厚度進行調(diào)整，不同的厚度帶來不同的擊穿電壓，進而帶來不同的雪崩臨界電場，如果發(fā)現(xiàn)器件的性能與設(shè)計的指標存在差異，可以經(jīng)boe清洗后重新制作。
更進一步的技術(shù)方案是，上述的在sio2倍增層上采用蒸鍍或濺射的方法制備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，通過蒸鍍或濺射的方法將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，同時用肖特基勢壘取代p型alzga1-zn層、p型gan層的勢壘，將電子限制在sio2倍增層內(nèi)，實現(xiàn)隧道擊穿。
更進一步的技術(shù)方案是，上述中對位于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肖特基接觸層進行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層，然后對露出的n型alxga1-xn層表面進行凈化處理。
更進一步的技術(shù)方案是，上述中在ni/au肖特基接觸層和n型alxga1-xn層上蒸鍍或濺射歐姆電極層，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?shù)耐|(zhì)材料，一方面進一步修復異質(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)部的應力；從而不至于將更多的應力帶入功能層，而n型alxga1-xn層、i型alyga1-yn吸收層用來實現(xiàn)對相應波段光的吸收，傳統(tǒng)n型alyga1-yn分離層的功能在本發(fā)明中是通過蒸鍍或濺射ito金屬氧化物透明層的工藝實現(xiàn)的，而i型alyga1-yn倍增層的功能在本發(fā)明中是通過pecvd氣相沉積sio2倍增層實現(xiàn)的，p型alzga1-zn層、p型gan層的功能在本發(fā)明中是通過蒸鍍或濺射半透明金屬ni/au層形成肖特基接觸勢壘實現(xiàn)的。ito金屬氧化物透明層、sio2倍增層和ni/au肖特基勢壘層是可以根據(jù)器件指標要求進行計算并控制厚度和配比關(guān)系的，當全部結(jié)構(gòu)做完以后，如果沒有達到想要的性能指標，可以將ito金屬氧化物透明層、sio2倍增層和ni/au肖特基勢壘層洗掉，重新進行這幾層的設(shè)計和制作。這樣，外延層就可以重復使用，并且相同的外延層可以通過后續(xù)不同的膜層參數(shù)設(shè)計，獲得不同技術(shù)指標的器件。
同時本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)通過控制sio2倍增層厚度，可以實現(xiàn)擊穿電壓的調(diào)控，同時，本發(fā)明的器件實現(xiàn)雪崩效應不是通過擊穿耗盡層的原理，而是利用外加電壓，通過隧道效應，利用隧道擊穿原理，使電子穿過sio2倍增層，從而實現(xiàn)雪崩效應。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)控擊穿電壓，較低的擊穿電壓帶來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、通過一種全新的高增益的紫外雪崩探測器制作方法，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)過膜層厚度、配比等結(jié)構(gòu)設(shè)計，制備ito分離層、sio2倍增層和ni/au肖特基接觸層，實現(xiàn)器件擊穿電壓、響應度、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)計指標重復使用的特點，節(jié)約了因制作過程中出現(xiàn)的厚度和配比錯誤造成的外延片浪費，降低了加工難度。
2、本發(fā)明通過sio2倍增層從而能調(diào)控擊穿電壓，從而能以較低的擊穿電壓帶來了較低的暗電流特性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1
如圖1所示，高增益的紫外雪崩探測器，包括藍寶石襯底1，藍寶石襯底1上生長有外延層，所述外延層上依次生長有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上生長有sio2倍增層8，sio2倍增層8生長有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。
實施例2
高增益的紫外雪崩探測器的制作方法，其步驟包括如下：
步驟1、在藍寶石襯底1上生長外延層前，在反應室中通入氨氣，使藍寶石襯底1表面通過物理吸附，懸掛上一些氮分子；
步驟2、調(diào)節(jié)反應室的ⅴ/ⅲ比、壓力和生長溫度，在藍寶石襯底1上生長外延層，其中ⅴ/ⅲ比是指反應室內(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)反應室的ⅴ/ⅲ比為100～300，壓力為400～700mbar，生長溫度為500～700℃，此時將aln模板層2生長在氮化后的藍寶石襯底1上，其中aln模板層2的厚度為5nm；
步驟2-2、調(diào)節(jié)反應室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力約為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，此時在aln模板層2上生長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)反應室的ⅴ/ⅲ比為70～150，壓力為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，在alxga1-xn緩沖層3上生長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)反應室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，在n型alxga1-xn層4上生長i型alyga1-yn吸收層5，i型alyga1-yn吸收層5厚度為100nm；
步驟3、對所述i型alyga1-yn吸收層5進行凈化處理，之后采用蒸鍍或濺射的方法制備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上采用蒸鍍或濺射的方法制備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進行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層4，然后對露出的n型alxga1-xn層4表面進行凈化處理；
步驟7、在所述ni/au肖特基接觸層9和所述n型alxga1-xn層4上蒸鍍或濺射歐姆電極層；
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。
實施例3
高增益的紫外雪崩探測器的制作方法，其步驟包括如下：
步驟1、在藍寶石襯底1上生長外延層前，在反應室中通入氨氣，使藍寶石襯底1表面通過物理吸附，懸掛上一些氮分子；
步驟2、調(diào)節(jié)反應室的ⅴ/ⅲ比、壓力和生長溫度，在藍寶石襯底1上生長外延層，其中ⅴ/ⅲ比是指反應室內(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)反應室的ⅴ/ⅲ比為100～300，壓力為400～700mbar，生長溫度為500～700℃，此時將aln模板層2生長在氮化后的藍寶石襯底1上，其中aln模板層2的厚度為50nm；
步驟2-2、調(diào)節(jié)反應室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力約為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，此時在aln模板層2上生長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)反應室的ⅴ/ⅲ比為70～150，壓力為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，在alxga1-xn緩沖層3上生長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)反應室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，在n型alxga1-xn層4上生長i型alyga1-yn吸收層5，i型alyga1-yn吸收層5厚度為300nm；
步驟3、對所述i型alyga1-yn吸收層5進行凈化處理，之后采用蒸鍍或濺射的方法制備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上采用蒸鍍或濺射的方法制備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進行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層4，然后對露出的n型alxga1-xn層4表面進行凈化處理；
步驟7、在所述ni/au肖特基接觸層9和所述n型alxga1-xn層4上蒸鍍或濺射歐姆電極層；
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。
實施例4
高增益的紫外雪崩探測器的制作方法，其步驟包括如下：
步驟1、在藍寶石襯底1上生長外延層前，在反應室中通入氨氣，使藍寶石襯底1表面通過物理吸附，懸掛上一些氮分子；
步驟2、調(diào)節(jié)反應室的ⅴ/ⅲ比、壓力和生長溫度，在藍寶石襯底1上生長外延層，其中ⅴ/ⅲ比是指反應室內(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)反應室的ⅴ/ⅲ比為100～300，壓力為400～700mbar，生長溫度為500～700℃，此時將aln模板層2生長在氮化后的藍寶石襯底1上，其中aln模板層2的厚度為25nm；
步驟2-2、調(diào)節(jié)反應室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力約為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，此時在aln模板層2上生長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)反應室的ⅴ/ⅲ比為70～150，壓力為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，在alxga1-xn緩沖層3上生長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)反應室的ⅴ/ⅲ比為90～200，壓力為200～600mbar，生長溫度為950～1100℃，在n型alxga1-xn層4上生長i型alyga1-yn吸收層5，i型alyga1-yn吸收層5厚度為200nm；
步驟3、對所述i型alyga1-yn吸收層5進行凈化處理，之后采用蒸鍍或濺射的方法制備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上采用蒸鍍或濺射的方法制備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進行刻蝕，直至露出n型alxga1-xn層4，然后對露出的n型alxga1-xn層4表面進行凈化處理；
步驟7、在所述ni/au肖特基接觸層9和所述n型alxga1-xn層4上蒸鍍或濺射歐姆電極層；
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)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變形和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。